Angela ripone su uno scaffale, all’altezza di 1.85 m
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | ENERGIA POTENZIALE
Angela ripone su uno scaffale, all’altezza di 1.85 m dal pavimento, un libro di 0,54 kg che prima era appoggiato su un tavolo alto 75 cm.
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) Energia Potenziale
Dopo aver parlato approfonditamente delle forze conservative, possiamo ora affrontare un nuovo concetto che ci accompagnerà per il resto della nostra carriera liceale: l’energia potenziale.
Essa ricopre un ruolo estremamente importante, in quanto propedeutica per i successivi argomenti. In particolare, in questa lezione, analizzeremo di due forze, quella di gravità e quella elastica, e vedremo che le rispettive energie hanno formule che ne richiamano fortemente alcune che già conosciamo.
In questo esercizio Angela ripone un libro di 0,54 kg su uno scaffale alto 1,85 m. Determiniamo innanzitutto il lavoro, ricordando che esso può essere espresso come l’opposto della variazione di energia potenziale. Conoscendo altezza iniziale e altezza finale, non ci resta altro da fare che calcolare le grandezze necessarie e ottenere così il risultato. Si tratta di un esercizio abbastanza semplice che ci introduce nel mondo dell’energia potenziale.
So che il lavoro può essere espresso come l’opposto della variazione di energia potenziale. Perciò:
$$L=-\Delta U=U_0-U_f=mg(h_0-h_f)=$$
$$=0,54kg\times9,8\frac{m}{s^2}\times(0,75-1,85)m=$$
$$=-5,8J$$
Prendendo come livello di riferimento il pavimento, posso agilmente determinare i valori iniziale e finale dell’energia potenziale applicandone la definizione:
$$U_0=mgh_0=$$
$$=0,54kg\times9,8\frac{m}{s^2}\times0,75m=4,0J$$
$$U_f=mgh_f=$$
$$=0,54kg\times9,8\frac{m}{s^2}\times1,85m=9,8J$$
