forze in natura - La Nuova Antichi Passi

La lampadina ha mutato le consuetudini
sociali e la vita umana più di qualsiasi
altra invenzione. (Thomas Edison)
FORZA
COS’E’?
Trazione o spinta esercitata su qualunque corpo.
Ogni corpo non soggetto a forze persevera nel suo stato
di quiete o di moto rettilineo ed uniforme.
FORZE IN NATURA:
- Forze gravitazionali (Newton 1687):
si esercitano tra tutti i corpi dell’universo in quanto
dotati di massa
- Forze elettromagnetiche:
si esercitano tra cariche ferme e cariche in moto
- Interazioni nucleari:
forze che si esercitano a livello di nucleo
Una forza applicata ad un corpo può
produrre diversi effetti:
1) deformazione (effetto statico)
2) movimento (effetto dinamico)
Forza può agire:
- per contatto
- a distanza (calamita, gravità)
Forze possono essere:
- elastiche se ci effetti scompaiono quando la forza
cessa la sua azione;
- anaelastiche se ci effetti permangono
COME CALCOLARLA?
La forza ha una direzione e può essere quantificata.
Es: che forza devo fare per sollevare un peso da 2 kg?
Peso = massa x forza di gravità
Forza di gravità terrestre = 9,8 m/sec2 = accelerazione
Forza = massa x accelerazione
Es: F = 2 x 9,8 = 19,6 N
Unità di misura:
Newton: forza che applicata ad un corpo di massa 1 kg
è in grado di imprimere un’accelerazione di 1 m/s2
1 Newton = 1 kg x 1 m/s2
LAVORO
COS’E’?
Usare la forza per fare qualcosa.
COME MISURARLO?
Es: che lavoro dovrò fare per spostare una pietra di
5 kg per 10 m?
F = 5 x 9,8 = 49 N
L
=
F
x
s
=
49
x
10
=
490
Joule
Unità di misura
1 Joule = 1N x 1m
1 caloria = 4,2 J
ENERGIA
COS’E’?
- capacità di compiere un lavoro
- capacità di produrre dei cambiamenti
- capacità di far succedere qualcosa
“Poiché non possiamo dare una definizione generale di
energia, il principio della conservazione dell’energia
significa semplicemente che c’è qualcosa che resta
costante (in ogni processo fisico). Ebbene, quali che
siano le informazioni che i futuri esperimenti ci
forniranno, sappiamo in anticipo che vi sarà qualcosa
che resta costante e che potremo chiamare energia.”
H. Poincarè
ENERGIA IN NATURA
- energia chimica
- energia luminosa
- energia elettrica
- energia termica
- energia meccanica
COME SI MISURA?
In termini di quanto lavoro viene prodotto.
unità di misura energia = unità di misura lavoro =
Joule, calorie, kWh
1 cal = 4,25 J
POTENZA
COSA INDICA?
La rapidità con cui viene compiuto un lavoro.
COME SI MISURA?
P=L/t
1 watt = 1 Joule / 1 s
Es: che potenza ho se sposto un oggetto di 5 kg per 2 m
in 10 secondi?
P = L/t
L=Fxs
P = (49x2)/10 = 9,8 watt
F = 5 x 9,8 = 49N
Se P è costante
L=Pxt
Indica la quantità di lavoro o energia usata in un
determinato processo.
1 kWh = 3,6 x 106 Joule = 3.600.000 J
1 Ws = 1 J
ESEMPI DI POTENZA
Orologio da polso = 0,02 mW
Luce della bici = 3 W
Uomo (potenza continuativa) =100W
Potenza media di un cavallo = 500 W
Motorino = 1000 W = 1 kW
Auto media cilindrata = 55 kW
Camion da 15 t = 240 kW
Centrale nucleare = 1300 kW
ESEMPI DI QUANTITA’ DI
ENERGIA/LAVORO
1 Ws
1000 Ws
sollevare 1 l di acqua di 10 cm
riscaldare di 0,2°C 1 l di acqua
0,1 kWh
portare 1 l di acqua da 0°C a 100°C
0,2 kWh
superare 1000 m di dislivello
6,3 kWh
far evaporare 1 l di acqua
69 kWh
perché un’auto di media cilindrata
percorra 100 km in autostrada
2700 kWh affinchè un Intercity percorra 100 km in
pianura ad una velocità massima di 250
km/h
COSA RIESCO A FARE CON 1 kWh?
- 10 ore di luce con una lampadina da 100 W
- 50 ore di luce con una lampadina da 20 W
- 2 minuti di doccia calda
- due serate di TV
- fare 1,5 km in automobile
- fare 200-400 km in bici (dipende dalla velocità!)
ATTIVITA’
KJ consumati in un’ora
da una persona di 70 kg
Dormire
Seduti a scrivere
In piedi fermi
Guidare l’auto
0 + metabolismo basale
117
“
134
“
225
“
Suonare il pianoforte
305
“
Camminare (5 km/h)
Far ginnastica
661
778
“
“
Danzare un lento
Pedalare veloce
Nuotare (3 km/h)
Danzare un ballo veloce
845
2151
2239
2507
“
“
“
“
Correre (12 km/h)
3620
“