Fisica

Lavoro e l'energia

La quantita di moto

Lavoro

Impulso di una forza

Conservazione quantita di moto

Potenza

L' energia meccanica

Centro di massa

Lavoro

Cos’è il Lavoro? Definizione di Lavoro

Il lavoro è una grandezza fisica che esprime l’energia trasferita da una forza durante il suo spostamento. Si calcola come il prodotto della forza applicata e lo spostamento, nella direzione della forza:

dove F è la forza, d lo spostamento e θ l'angolo tra forza e spostamento.

Lavoro con forza costante

Immagina di spingere una scatola con una forza costante di 10 N su una distanza di 5 m. Il lavoro è:

Il lavoro svolto è pari a 50 Joule.

Potenza

Cos’è la Potenza?

La potenza è la quantità di lavoro svolto o di energia trasferita per unità di tempo. Si esprime come:

Potenza Media

La potenza media è la quantità di lavoro compiuto in un intervallo di tempo. Si calcola come il lavoro totale diviso per il tempo totale impiegato:

La potenza istantanea:

La potenza istantanea è definita come il lavoro compiuto in un istante del tempo.

Energia Cinetica, Potenziale

Cos’è l’Energia?

L'energia è una grandezza fisica che descrive la capacità di un sistema di compiere lavoro. Le forme più comuni di energia sono l'energia cinetica e l'energia potenziale.

Energia Cinetica

L'energia cinetica è l'energia associata al movimento di un oggetto. Si calcola con la formula:

Energia Potenziale

L'energia potenziale è l'energia immagazzinata in un sistema a causa della sua posizione o configurazione. Ad esempio, l'energia potenziale gravitazionale di un oggetto di massa m a una certa altezza h dal suolo è:

Variazione dell’Energia Potenziale per una Forza Conservativa

Una forza conservativa è una forza per cui il lavoro compiuto dipende solo dalla posizione iniziale e finale, non dal percorso. La forza gravitazionale è un esempio di forza conservativa.La variazione dell'energia potenziale per una forza conservativa è data da:

Conservazione dell’Energia in un Sistema

In un sistema isolato, l'energia totale (somma di energia cinetica e potenziale) si conserva. Questo principio è noto come conservazione dell'energia. La somma dell'energia cinetica e potenziale rimane costante se non ci sono forze non conservative (come l’attrito) che agiscono sul sistema.

Teorema dell'energia cinetica

La variazione dell'energia cinetica di un corpo è pari al lavoro compiuto dalla forza risultante che agisce su di esso. Questo teorema descrive il legame tra la forza e il movimento di un oggetto.

Potenziale gravitazionale

L'energia potenziale gravitazionale rappresenta l'energia immagazzinata in un oggetto a causa della sua posizione in un campo gravitazionale. La formula è:

Potenziale elastico

L'energia potenziale elastica è l'energia immagazzinata in un oggetto elastico (come una molla) quando viene deformato. La formula che descrive l'energia potenziale elastica è:

Dove k è la costante elastica della molla e x è la deformazione (allungamento o compressione).

Conservazione dell'energia meccanica

Nel sistema meccanico isolato, l'energia totale (cinetica + potenziale) rimane costante. La legge di conservazione dell'energia meccanica è:

Teorema lavoro-energia

Il lavoro compiuto da una forza su un corpo è uguale alla variazione della sua energia cinetica. La formula che esprime questo teorema è:

Dove L è il lavoro, m è la massa, Vf è la velocità finale e Vi è la velocità iniziale.

Quantità di Moto

La quantità di moto (o momento lineare) di un oggetto è una grandezza vettoriale che si definisce come il prodotto della sua massa m e della sua velocità v Matematicamente si esprime come:

Conservazione della Quantità di Moto

La quantità di moto totale di un sistema isolato (ovvero senza forze esterne) si conserva. Questo principio è noto come legge di conservazione della quantità di moto e si esprime come:

Gli urti possono essere suddivisi in due categorie principali: elastici, dove l'energia cinetica si conserva, e anelastici, dove l'energia cinetica non si conserva.

Urto elastico

In un urto elastico, sia la quantità di moto che l’energia cinetica si conservano. Un esempio classico di urto elastico è quello tra due sfere di gomma

Urto anelastico

In un urto anelastico, la quantità di moto si conserva, ma l’energia cinetica non si conserva. Parte dell'energia cinetica viene trasformata in altre forme di energia (come calore o deformazione). Un esempio di urto anelastico è quello tra due veicoli che si tamponano.

Grazie per l' attenzione

Crediti:

ocw.mit.edu

www.studenti.it

Lezioni della professoressaRianna Concetta

Flavio Torelli

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