Energia_e_quantita_moto

Il Lavoro
L (N*m) = F*s
Lavoro = forza * spostamento
Un joule è il lavoro compiuto da una forza di 1N quando il suo punto di applicazione si sposta di un metro.
Se la forza e lo spostamento non sono paralleli
L = -F*s
Definizione Generale:
Il Lavoro di una forza F durante uno spostamento “s” è dato dal valore della forza applicata parallela ad “s”
moltiplicata per il modulo di “s”.
L = ±F//s
Se il lavoro si sviluppa su un piano inclinato si ricorre a questa formula:
𝐿 = 𝐹 ∗ 𝑠 ∗ cos 𝛼
La Potenza
La potenza di un sistema fisico è data dal rapporto tra il lavoro compiuto dal sistema e l’intervallo
necessario per eseguire tale lavoro, in particolare:
𝑃 (𝑊𝑎𝑡𝑡) =
𝑊(𝑙𝑎𝑣𝑜𝑟𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑖𝑢𝑡𝑜 𝑖𝑛 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒)
∆𝑡 (𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑖𝑚𝑝𝑖𝑒𝑔𝑎𝑡𝑜 𝑖𝑛 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖)
L’Energia
Si chiama Energia la capacità di un corpo di compiere un lavoro e si misura in Joule.
Esistono molte forme di energia:
- cinetica: energia corpo in movimento.
- potenziale gravitazionale: energia corpo che sta in alto rispetto al suolo.
- potenziale elastica: energia molla compressa o allungata.
- energia elettrica: energia di un sistema di cariche elettriche.
- energia interna di un corpo
- energia elettromagnetica: energia trasportata anche nel vuoto dalla luce e le altre onde
elettromagnetiche.
- energia nucleare: energia immagazzinata nel nucleo degli atomi.
L’Energia Cinetica
L’energia cinetica di un corpo possiamo ricavarla dalla scomposizione della formula F = m*a
F=m*a
F*S=m*(Vf-V1)/t*S =m(Vf-Vi)*S/t
L=m*(Vf-Vi)*Vm
L=m*(Vf-Vi)*(Vf+Vi)/2
L=m*(Vf^2-Vi^2)/2
L=mVf^2-mVi^2)/2
L=mVf^2/2-mVi^2/2
Ec=m*v^2/2
L’energia cinetica è quindi uguale al lavoro di una forza che deve compiere per portare un corpo di massa
“m” inizialmente fermo fino a velocità “v”.
Secondo il teorema dell’energia cinetica inoltre l’energia cinetica finale è = alla somma dell’energia cinetica
iniziale e del lavoro compiuto.
𝐸𝑐𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙𝑒 = 𝐸𝑐𝑖𝑛𝑖𝑧𝑖𝑎𝑙𝑒 + 𝐿
L’Energia Potenziale Gravitazionale
Essa viene definita come il prodotto della massa “m”, per l’accelerazione di gravità G, per l’altezza a cui è
posto il corpo.
Energia potenziale della forza peso si abbrevia con “U”.
U = m*g*h
Essa sostanzialmente è uguale al lavoro compiuto dalla forza peso quando il corpo stesso si sposta dalla
posizione iniziale a quella di riferimento.
L’Energia Potenziale Elastica
L’energia potenziale elastica di una molla deformata è il lavoro compiuto della forza elastica quando la
molla si riporta nella sua posizione di riposo.
L’energia in questo caso sarà sempre positiva e con essa anche il lavoro compiuto.
La forza elastica è data da k*x , dove x è la deformazione subita dalla molla e k è la costante di
allungamento.
Ne deduciamo che quindi l’energia potenziale elastica è uguale a:
Epot.elastica = ½ *K*S^2
Quindi ½ costante elastica * deformazione^2.
La conservazione dell’energia meccanica
In assenza di attriti l’energia meccanica totale di un sistema (Ecinetica + Epotenziale ) si conserva, quindi:
Ep (iniziale) + Ec (iniziale) = Ep (finale) + Ec (finale)
La conservazione dell’energia totale
Nella realtà quasi sempre l’energia meccanica totale di un sistema non si conserva poiché l’energia
meccanica che si perde di solito nei corpi si trasforma in energia interna dei corpi che si traduce con un
aumento di temperatura (esempio di un sasso che cade).
L’energia interna di un corpo è la somma delle particelle microscopiche che lo costituiscono; facendo
l’esempio di un meteorite che cade, l’energia potenziale del meteorite si è trasforata prima in cinetica, poi
in deformazioni meccaniche e poi energia interna del terreno dove è avvenuto l’impatto. L’aumento di
energia molecolare è percepito come calore che quindi al momento dell’impatto ha fuso il terreno.
Quindi tenendo conto di tutte le forze in gioco possiamo dire che l’energia totale (nucleare, elettrica….) si
conserva.
La Quantità Di Moto
P= m*v (quantità di moto = massa * velocità
Secondo la legge di conservazione del moto inoltre se su un sistema non agiscono forze esterne la quantità
di moto del sistema si conserva.
Gli Urti
Esistono diversi tipi di urti, ma in generale se su un sistema non agiscono forze esterne la quantità di moto
totale si conserva, cioè rimane uguale prime e dopo la collisione.
Urto Elastico
In questi tipi di urti si conserva sia la quantità di moto sia l’energia cinetica.
Urto Anelastico
Con l’urto anelastico, dove si conserva solo la quantità di moto considerando 2 pattinatori ed il loro urto, se
sappiamo le loro masse m1 e m2 e la loro velocità iniziale, possiamo calcolare la velocità finale dei due
pattinatori dopo l’urto, in particolare:
m1*v1=(m1+m2)*v
ovvero:
v = m1*v1/m1+m2
L’Impulso
Il secondo principio della dinamica F=m*a può essere riscritto in un altro modo secondo il teorema
dell’impulso che definisce questa nuova grandezza, l’IMPULSO, come: I=F* Δt dove F è la forza e “t”
l’intervallo di tempo.
Trovando il teorema dell’impulso, secondo il quale:
Δp=F*Δt
P= variazione quantità moto.
Cioè:
I=F* Δt