Una mela di 320 g cade da un ramo alto
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | ENERGIA MECCANICA
Una mela di 320 g cade da un ramo alto 6,7 m. Trascura l’attrito come l’aria. Calcola l’energia cinetica della mela quando tocca il suolo.
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 Meccanica
In queste lezione introduciamo uno degli ultimi aspetti di questa unità, l’energia meccanica.
Essa ricopre un ruolo estremamente importante, in quanto ci permette di collegare tra loro diversi aspetti affrontati in precedenza, quali energia cinetica ed energia potenziale. Di seguito andremo a dare una definizione di questa grandezza, ne analizzeremo l’unità di misura e spulceremo una delle leggi cardine della fisica, la “Legge di Conservazione dell’energia meccanica“. Fatta questa breve introduzione, cominciamo la nostra lezione.
In questo esercizio vi è una mela di 320 g che cade da un ramo alto 6,7 m. Determiniamo innanzitutto l’energia meccanica iniziale, ovvero quando la mela è ferma attaccata al ramo. Sapendo che vale il principio di conservazione dell’energia meccanica, possiamo poi impostare una relazione dalla quale ricavare l’energia cinetica finale (ricordiamo che, quando tocca il suolo, la mela ha energia potenziale nulla).
Determino l’energia meccanica iniziale, ovvero quando la mela è ferma attaccata al ramo:
$$E_{m_0}=U_0+K_0=U_0=mgh=$$
$$=0,320kg\times9,8\frac{m}{s^2}\times6,7m=21J$$
So che vale il principio di conservazione dell’energia meccanica, perciò:
$$E_{m_f}=E_{m_0}$$
ovvero:
$$U_f+K_f=E_{m_0}$$
Ricordando che, quando tocca il suolo, la mela ha energia potenziale nulla ho che:
$$K_f=E_{m_0}=21J$$
