Lavoro, potenza ed energia

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La posizione e la velocità sono grandezze vettoriali. Per variazione si intende il cambiamento di almeno una delle tre componenti del vettore: modulo, direzione e verso.

È la branca della fisica che studia il moto e l’equilibrio dei corpi.

F=ma

MECCANICA

RIPASSO - Forza

In meccanica la forza è una grandezza fisica vettoriale in grado di mantenere o di indurre una VARIAZIONE dello stato di quiete o di moto di un corpo

• Modulo
• Direzione
• Verso

Un vettore è un elemento matematico usato per descrivere molte grandezze fisiche. è definito da 3 elementi:

I vettori hanno una matematica diversa da quella dei comuni numeri (scalari). A noi interessa principalmente la somma (e differenza).

RIPASSO - VETTORI

Domanda 1 - vettori

Ricorda: la forza è ciò che modifica il moto

Il lavoro non è altro che una forza che si sposta attraverso uno spazio, mentre l'energia è la capacità di compiere lavoro.

James Prescott Joule (1818-1889), fisico inglese

Fine ripasso

Quindi se un corpo (chen on perda massa) vuole muoversi grazie a una propulsione interna (non viene tirato da un agente esterno) dovrà cercare di scaricare la forza di reazione nell'ambiente o ad un altro corpo

Principio di azione e reazione

Ovviamente il corpo in questione non è obbligato a muoversi ma sicuramente sentirà una forza uguale e contraria.

In generale si può dire che sarà un altro corpo a produrre la forza in questione. Questo corpo può essere esterno (una persona che spinge un carro) o interno (il motore di un veicolo)

Il lavoro è l'energia trasferita ad un corpo mediante l'azione di una forza che provoca lo spostamento di questo.

LAVORO ΔL = F// · Δs

Una barca a remi viene spinta dalla forza umana: in questo caso, tirando il remo, si trova resistenza in acqua e la reazione è sul perno della barca (scalmo) che spinge la barca in avanti. Ciò che è importante è che una delle due forze (azione e reazione) venga esercitata esternamente al corpo da muovere. Senza attriti o altre forme di resistenza, sarebbe impossibile controllare il moto di un veicolo, l'attrito che ci fa consumare energia è allo stesso tempo essenziale per controllare il movimento. Per progettare un veicolo bisogna massimizzare attriti utili e minimizzare le dissipazioni

Movimento per espulsione di massa

Quindi se un mezzo (che non perde massa) vuole muoversi grazie a una propulsione interna (non viene tirato da un agente esterno) dovrà trasferire la forza di reazione all'esterno del mezzo stesso

Per esserci lavoro ci deve essere uno spostamento prodotto o ostacolato da una forza.

Per calcolare il lavoro bisogna inanzitutto individuare la direzione dello spostamento e poi trovare la componente della forza in questa direzione, se il verso della componente parallela sarà concorde il lavoro è detto motore (dà energia al corpo), se invece il verso si oppone al movimento il lavoro è detto resistente (toglie energia al sistema).

LAVORO ΔL = F// · Δs

Domanda 2 - lavoro

Domanda 3 - lavoro

La potenza è la quantità di lavoro che si può fare in un dato intervallo di tempo.

James Watt (1736-1819), ingegnere scozzese

ΔL

Δt

Ricorda:

v=

Δt

Δs

P= F// · v

La potenza è direttamente proporzionale alla forza esercitata e allo spostamento fatto e inversamente proporzionale al tempo impiegato.

Δt

P= F// · Δs

Essendo la potenza la quantità di lavoro fatta nel tempo è una misura di quanto velocemente si svolge un certo lavoro. Per avere una certa potenza P possiamo fare un grande lavoro in un certo tempo o un piccolo lavoro molto velocemente.

POTENZA (meccanica) P=

Domanda 4

Domanda 5