Uno scalatore sta passeggiando lungo un sentiero
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | ENERGIA POTENZIALE
Uno scalatore sta passeggiando lungo un sentiero di montagna con uno zaino di massa 9,6 kg, affrontando una salita di 10 m rispetto al piano. Di quanto varia l’energia potenziale gravitazionale?
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 uno scalatore che sta passeggiando lungo un sentiero di montagna con uno zaino di massa 9,6 kg. Sappiamo che l’energia potenziale gravitazionale varia in base al valore delle altezza a cui una persona si trova. Ciò significa che è fondamentale conoscere il dislivello della salita. Stabilito ciò, non ci resta altro da fare che applicare la formula corrispondente.
L’energia potenziale gravitazionale varia in base al dislivello che lo scalatore affronta, dunque:
$$\Delta U=U_f-U_0=mgh_f-mgh_0=$$
$$=mg\Delta h=9,6kg\times9,8\frac{m}{s^2}\times10m=$$
$$=9,4\times10^2J$$
