Corso di Fisica Meccanica: Lezione 10 Lavoro ed Energia

Lavoro ed Energia

Lavoro ed Energia Cinetica:

Il lavoro è una quantità scalare associata all'energia trasferita da una forza quando agisce su un oggetto in movimento. Nel contesto della meccanica, il lavoro è spesso associato all'energia cinetica, che è l'energia di un oggetto in movimento. L'equazione fondamentale per il lavoro (W) svolto da una forza (F) su un oggetto lungo una certa distanza (d) è data da:

W = F * d * cos(θ)

Dove θ è l'angolo tra la direzione della forza e la direzione del movimento. Il lavoro viene misurato in joule (J) nel Sistema Internazionale.

L'energia cinetica (K) di un oggetto è definita come:

K = (1/2) * m * v^2

Dove m è la massa dell'oggetto e v è la sua velocità. Il lavoro netto eseguito su un oggetto è uguale alla variazione della sua energia cinetica.

Teorema del Lavoro ed Energia Cinetica:

Il teorema del lavoro ed energia cinetica afferma che il lavoro compiuto da tutte le forze su un oggetto è uguale alla variazione della sua energia cinetica. In forma matematica, il teorema può essere espresso come:

W_netto = ΔK

Dove W_netto è il lavoro netto fatto da tutte le forze e ΔK rappresenta la variazione dell'energia cinetica dell'oggetto.

Energia Potenziale Gravitazionale:

L'energia potenziale gravitazionale è l'energia associata alla posizione di un oggetto in un campo gravitazionale, come la Terra. Essa è calcolata come:

U = m * g * h

Dove U è l'energia potenziale gravitazionale, m è la massa dell'oggetto, g è l'accelerazione dovuta alla gravità, e h è l'altezza sopra un punto di riferimento. L'energia potenziale gravitazionale è una forma di energia che può essere convertita in energia cinetica quando l'oggetto cade o si solleva.

Conservazione dell'Energia Meccanica:

La legge di conservazione dell'energia meccanica afferma che l'energia totale di un sistema, che comprende sia l'energia cinetica che l'energia potenziale, rimane costante se non vi sono forze esterne che compiono lavoro sul sistema. In altre parole, la somma dell'energia cinetica e dell'energia potenziale rimane costante:

E_mec = K + U = costante

Questo principio è utile per analizzare il moto di oggetti soggetti solo a forze conservative, come la gravità. La conservazione dell'energia meccanica ci permette di calcolare il moto di un oggetto senza dover considerare il lavoro netto fatto dalle forze non conservative.