Fisica Teorica
Lavoro delle Forze Non Conservative

Lavoro delle Forze Non Conservative

Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | LAVORO DELLE FORZE NON CONSERVATIVE

Abbiamo ampiamente parlato della differenza tra forze conservative e non, analizzando le energie potenziali delle prime e focalizzandoci su di esse. Per concludere il capitolo, passiamo ora a studiare le seconde, il loro comportamento, il loro lavoro e come influiscono sulla conservazione dell’energia totale di un sistema.

Daremo dunque tutte le definizioni necessarie per risolvere l’ultima tipologia di esercizi riguardanti “Lavoro & Energia“, così da avere una visione a 360° di questo argomento.

Indice

Spiegazione:

Lavoro delle Forze Non Conservative (Teorema Lavoro-Energia)

Come accennato nella precedente lezione (v. “Energia Meccanica“), le forze di tipo non conservativo che compiono lavoro non nullo provocano una variazione dell’energia meccanica. Essa può essere sia positiva, con un conseguente aumento di energia, o negativa, con una conseguente diminuzione.

Dunque, possiamo affermare che il lavoro delle forze non conservative è pari alla variazione dell’energia meccanica, in formule:

$$L_{nc}=\Delta E_m=E_{m_f}-E_{m_0}$$

Dimostrazione del Teorema

Dimostriamo il teorema appena citato partendo da una considerazione, ovvero che il lavoro totale compiuto su un sistema è dato dalla somma del lavoro $L_c$ compiuto dalle forze conservative e del lavoro $L_{nc}$ compiuto da quelle non conservative:

$$L_{tot}=L_{c}+L_{nc}$$

Per il teorema dell’energia cinetica (v. “Energia Cinetica“), sappiamo che il lavoro totale può essere espresso come:

$$L_{tot}=\Delta K$$

Dalla lezione sull'”Energia Potenziale“, sappiamo anche che il lavoro delle forze conservative può essere scritto come:

$$L_c=-\Delta U$$

Sostituendo all’interno della prima formula, otteniamo:+

$$\Delta K=-\Delta U+L_{nc}$$

da cui:

$$L_{nc}=\Delta K+\Delta U=\Delta E_m$$

Ecco qui dimostrata la formula del teorema lavoro-energia.

La Conservazione dell’Energia Totale:

Abbiamo visto che in presenza di alcune specifiche forze, l’energia meccanica del sistema varia. L’esperienza ci mostra però che, in un sistema isolato, l’energia totale si conserva sempre. Ciò significa che non si ha né un guadagno né una perdita di energia, poiché quest’ultima si trasforma (es. l’energia meccanica si trasforma in energia termica, …).

Si tratta di un principio estremamente importante nel mondo della fisica, che per ora non ha mai riscontrato eccezioni. Vedremo se continuerà ad essere così anche nel prossimo futuro.

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