Esercizio

MATERIA – FISICA

Un facchino spinge una cassa per 8.2 m verso

Un facchino spinge una cassa per 8.2 m verso

Testo del Quesito:

Un facchino spinge una cassa per 8.2 m verso l’angolo di un magazzino. Compiuta l’operazione, gli viene detto di riportare la cassa al posto in cui era prima; stavolta sposta la cassa seguendo un percorso più breve, lungo 7,6 m. La forza d’attrito dinamico tra il pavimento e la cassa è pari a 24 N.
1. Calcola il lavoro compiuto dalla forza d’attrito nei due spostamenti della cassa.
2. Possiamo definire l’energia potenziale per questa forza d’attrito?

Introduzione all’Argomento:

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.

Analisi dell’Esercizio:

In questo esercizio vi è un facchino che spinge una cassa per 8.2 m verso l’angolo di un magazzino. Determiniamo innanzitutto il lavoro compiuto dalla forza d’attrito lungo il percorso d’andata ricordando che essa, per definizione, si oppone al moto e forma perciò un angolo di 180° con lo spostamento. Ripetiamo poi il medesimo ragionamento per il percorso di ritorno. Andiamo infine a confrontare i risultati ottenuti, così da poter trarre le nostre conclusioni. Notiamo infatti che i due risultati noto che essi non coincidono, il che significa che il lavoro compiuto dalla forza d’attrito dipende dal percorso scelto e, di conseguenza, essa non è una forza conservativa. Per questo motivo non possiamo definire alcun tipo di energia potenziale.

Risoluzione dell’Esercizio:

Determino il lavoro compiuto dalla forza d’attrito lungo il percorso d’andata ricordando che essa, per definizione, si oppone al moto e forma perciò un angolo di180° con lo spostamento:

$$L_{andata}=F_{att}\Delta s_1\cos180^\circ=$$

$$=24N\times8,2m\times\cos180^\circ=-2,0\times10^2J$$

Ripeto il medesimo procedimento per il ritorno:

$$L_{ritorno}=F_{att}\Delta s_2\cos180^\circ=$$

$$=24N\times7,6m\times\cos180^\circ=-1,8\times10^2J$$

Confrontando i due risultati noto che essi non coincidono. Ciò significa che il lavoro compiuto dalla forza d’attrito dipende dal percorso scelto e, di conseguenza, essa non è una forza conservativa.
Per questo motivo non possiamo definire alcun tipo di energia potenziale.

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