Un’auto percorre 50 km in 30 min a velocità costante
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | POTENZA
Un’auto percorre 50 km in 30 min a velocità costante grazie a un motore che sviluppa una potenza media di 21 x 10^3 W. Calcola la forza esercitata dal motore.
1) Lavoro ed Energia
In questa unità didattica affronteremo due argomenti nuovi, l’uno strettamente correlato all’altro. Daremo infatti una definizione fisica al concetto di lavoro e mostreremo come esso si lega all’energia. Capiremo poi come questa relazione sia fondamentale per lo studio di quella branchia della fisica che denominiamo dinamica. Lavoro ed energia ci permettono infatti di comprendere a pieno fenomeni che osserviamo quotidianamente. Basti pensare agli sforzi che compiamo quando andiamo a correre, o alla carica improvvisa che acquisiamo quando beviamo una bevanda zuccherata. Si tratta dunque di un argomento che, per quanto possa sembrare astratto e lontano dalla tangibilità, è in realtà estremamente concreto e vicino a tutti noi.
2) Potenza
Con questa lezione introduciamo un concetto nuovo, ma di cui sicuramente ognuno di voi avrà già sentito parlare almeno una volta nella vita: la potenza. Nella vita di tutti i giorni capita spesso che non ci interessi molto del lavoro compiuto da una forza, bensì come esso si relaziona ad altre grandezze, come, ad esempio, il tempo.
Seppur venga utilizzato nei contesti più disparati, il significato fisico di potenza si avvicina notevolmente a quello che abbiamo nel nostro immaginario. Di seguito riportiamo gli aspetti fondamentali da conoscere.
In questo esercizio vi è un’automobile che percorre 50 km in 30 min a velocità costante, grazie a un motore che sviluppa una potenza di 21000 W. Determiniamo innanzitutto la velocità a cui si muove l’automobile, applicando la classica definizione di velocità. Sapendo poi che la potenza media può essere espressa come prodotto scalare tra forza e velocità e sapendo che, in questo caso, le due grandezze vettoriali appena citate hanno medesima direzione e medesimo verso, ne determiniamo il modulo utilizzando la formula.
Determino la velocità a cui si muove l’automobile, applicando la classica definizione di velocità:
$$v=\frac{\Delta x}{\Delta t}=\frac{50\times10^3m}{30\times60s}=27,78\frac{m}{s}$$
Sapendo che la potenza media può essere espressa come prodotto scalare tra forza e velocità e sapendo che, in questo caso, le due grandezze vettoriali appena citate hanno medesima direzione e medesimo verso, posso scrivere che:
$$P=Fv$$
da cui:
$$F=\frac{P}{v}=\frac{21\times10^3W}{27,78\frac{m}{s}}=7,6\times10^2N$$
