IL LAVORO E LE ENERGIE Giuseppe Frangiamore con la collaborazione di Carmelo Bastillo

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "IL LAVORO E LE ENERGIE Giuseppe Frangiamore con la collaborazione di Carmelo Bastillo"

Annalisa Giuseppe
7 anni fa
Visualizzazioni

1 Il lavoro IL LAVORO E LE ENERGIE Giuseppe Frangiamore con la collaborazione di Carmelo Bastillo Il lavoro è una grandezza scalare, ed è definito dal prodotto di forza per spostamento. L unità di misura del lavoro è il Joule (J) il cui valore unitario equivale al lavoro fatto da una forza di 1 Newton (N) per lo spostamento di 1 metro (m). Più esattamente il lavoro è determinato dal prodotto della componente della forza lungo la direzione dello spostamento per lo spostamento. L = Fp * S Quando la forza o la sua componente agisce nella stessa direzione dello spostamento, il lavoro è positivo. In tal caso si dice che il lavoro è attivo o lavoro motore. Quando la forza o la sua componente agisce nella direzione opposta dello spostamento, il lavoro si dice negativo. In tal caso il lavoro è resistente e tutte le forze che si oppongono al moto del corpo si dicono resistenti.

2 Energia potenziale gravitazionale Il lavoro compiuto da una forza per spostare un corpo di massa (m), dalla posizione A alla posizione B in un campo gravitazionale, è pari alla variazione dell energia potenziale fra la posizione finale e quella iniziale. L Ep Epb Epa (1) Si può definire quindi l energia potenziale gravitazionale di un corpo, calcolata rispetto al suolo, pari al prodotto del peso (m) del corpo per l altezza (h) a cui esso si trova rispetto al suolo per l accelerazione di gravità: Ep m g h

3 Energia Cinetica L energia cinetica Ec è quella energia posseduta da un corpo in movimento ed è pari al prodotto di ½ per la massa del corpo per la sua velocità elevata al quadrato: Ec 1 m v Si può facilmente verificare che il lavoro L compiuto da una forza su un corpo di massa (m) per portarlo da una velocità iniziale v i ad una velocità finale v f è pari alla variazione di energia cinetica che subisce un corpo: 1 L Ec m ( v f v i ) () Tale relazione è nota come Teorema dell Energia Cinetica. Energia meccanica Definiamo energia meccanica posseduta da un corpo di massa m la somma dell energia cinetica e dell energia potenziale. In realtà vi sono altre forme di energia meccanica, ma limitiamo il nostro studio solamente a queste due sole espressioni. Energia meccanica = Energia cinetica + Energia potenziale ed anche Em Ec Ep (3) Tenendo conto delle relazioni (1), () e (3) si trova che il lavoro fatto dalle forze esterne su un corpo di massa m è uguale alla variazione della energia meccanica. Lest Em Dato un sistema meccanico, nel caso in cui non vi sono interazioni tra sistema e ambiente esterno, tale sistema si dice isolato e considerato che Lest = 0, in esso l energia meccanica si conserva. Tutto ciò è conosciuto come principio di conservazione della energia meccanica. Nella figura è rappresentato un corpo di massa m, che si muove lungo un percorso privo di attrito e senza alcun intervento di azioni esterne (sistema isolato); per esso vale il principio di conservazione dell energia meccanica per cui l energia cinetica e potenziale si compensano a vicenda durante l evoluzione del sistema, in modo da mantenere costante la loro somma.

La temperatura La temperatura è una delle sette grandezze fondamentali del sistema internazionale ed è una misura rappresentativa dello stato termico di un corpo.

4 La temperatura La temperatura è una delle sette grandezze fondamentali del sistema internazionale ed è una misura rappresentativa dello stato termico di un corpo. Le differenze di temperature fra due sistemi regola il trasferimento di energia termica da un sistema a un altro. Quando due sistemi si trovano in equilibrio termico, non avviene nessun trasferimento di energia, si dice che sono alla stessa temperatura. Quando esiste una differenza di temperatura, il calore tenderà a muoversi dal sistema che diremo ha temperatura più alta verso il sistema che diremo a temperatura più bassa, fino al raggiungimento dell'equilibrio termico. Unita di misura In senso stretto, la temperatura non costituisce una vera e propria grandezza fisica. Le principali scale che adottiamo sono la scala Celsius e quella Kelvin. La scala Celsius assume il valore di 0 C al punto di fusione del ghiaccio e il valore di 100 C al punto di ebollizione dell'acqua a livello del mare. L'unità base della temperatura nel Sistema Internazionale è il kelvin (simbolo: K). La relazione fra temperature espresse tra gradi Kelvin e gradi centigradi e la seguente : T ( K)= t( C) + 73 Le differenze fra due temperature espresse nelle due scale, coincidono in valore. Dilatazione termica Possiamo dire in generale che quasi tutti i materiali mostrano un aumento di volume all aumentare della temperatura.

5 Supponiamo di avere un barra metallica di lunghezza iniziale l 0, alla temperatura iniziale T 0 ; se aumentiamo la temperatura a T, si nota un aumento della lunghezza della barra di?l. Tale incremento è direttamente proporzionale alla lunghezza iniziale l 0, all incremento di temperatura?t = T-T 0 e ad un coefficiente lambda? detto coefficiente di dilatazione lineare, caratteristico del materiale:

Documenti analoghi

LAVORO, POTENZA ED ENERGIA

LAVORO, POTENZA ED ENERGIA Giuseppe Frangiamore con la collaborazione di Leonardo Zaffuto Solitamente si dice di compiere un lavoro ogni volta che si esegue un attività di tipo fisico o mentale. Quando