Un drone di massa 11 kg sta volando a 30 m
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | ENERGIA POTENZIALE
Un drone di massa 11 kg sta volando a 30 m dal suolo, poi comincia a scendere. A un certo punto la variazione di energia potenziale della forza-peso è di -1,9 kJ. Calcola la nuova altezza a cui si è portato il drone.
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 vi è un drone di massa 11 kg che sta volando a 30 m dal suolo. Risolviamo direttamente il problema determinando la nuova altezza a cui si è portato il drone. Per farlo, partiamo dalla definizione di energia potenziale gravitazionale ed esplicitiamo il valore di $h$. A questo punto non ci resta che sostituire i valori numerici, fare i calcoli e ottenere così il risultato richiesto.
Determino la nuova altezza a cui si è portato il drone partendo dalla definizione di energia potenziale gravitazionale:
$$\Delta U=U_f-U_0=mg(h_f-h_0)$$
da cui:
$$h_f=\frac{\Delta U}{mg}+h_0=$$
$$=\frac{-1,9\times10^3J}{11kg\times9,8\frac{m}{s^2}}+30m=12m$$
