Transcript LAVORO ED ENERGIA

LAVORO ED ENERGIA
L’energia è la capacità di un sistema di compiere lavoro
In natura esistono diverse forme di energia e ognuna di
esse si trasforma continuamente passando da una
forma all’altra .
Lavoro di una forza
W  F s
Potenza
1Joule =1Newtonx 1m
P
Lavoro
intervallodi tempo
1Watt 
Energia cinetica
1
Ec   m  v 2
2
1Joule
1s
Energia Potenziale
U  m g h
Energia pot.Elastica
Ue 
1
 K  s2
2
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IL LAVORO MOTORE
Una forza che agisce su un corpo e ne produce uno spostamento si dice che
compie un lavoro
W = F. s
F
s
Un Joule è il lavoro compiuto da una forza di un Newton quando
il suo punto di applicazione si sposta di un metro
( nella direzione e verso della forza )
Il lavoro è detto motore quando forza e
spostamento sono paralleli
s
Sollevando un panetto di burro di circa 1 hg (1 N) per 1 metro,
si compie un lavoro di 1J
F
1Joule = 1Newton x 1metro
1hg
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IL LAVORO NULLO
Se forza e spostamento formano un angolo di900 allora
Il lavoro è nullo
F
W=F. s =0
900
s
L’uomo compie lavoro nel momento in cui
solleva la valigia perché deve esercitare
una forza pari alla forza peso lungo tutto
lo spostamento s . Forza e spostamento
sono parallele
Quando si sposta una valigia in
direzione perpendicolare alla forza peso ,
il lavoro compiuto dalla forza di gravità è
nullo.
s
s
W=0
F
F peso
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IL LAVORO RESISTENTE
QUANDO LA FORZA HA LA STESSA DIREZIONE DELLO SPOSTAMENTO
MA VERSO OPPOSTO PRODUCE UN LAVORO RESISTENTE ( NEGATIVO)
F
1800
s
La forza di attrito produce un lavoro resistente
W = - F. s
s
F attrito
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QUANDO FORZA E SPOSTAMENTO
NON SONO PARALLELI
In questa situazione solo la componente
della forza peso parallela al piano compie lavoro.
La componente perpendicolare non compie lavoro
W = F// x spostamento
h
F
F
F peso
Allora per spostare un carico
da terra ad
un certa altezza h è utile
spostarlo lungo
un piano inclinato perché il
lavoro che si
deve compiere dipende da
F// e non da
tutta la F peso
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ENERGIA CINETICA
v
F
m
1
2
Ec   m  v
2
E’ l’energia di movimento di un corpo .
E’ uguale al lavoro che una forza deve compiere per portare un corpo inizialmente fermo ad una velocità v
E’ direttamente proporzionale alla massa del corpo e al quadrato della velocità
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ENERGIA POTENZIALE
m
U  m g h
L’Energia potenziale = massa x accelerazione di gravità x altezza
h
L’Energia potenziale misura la capacità di compiere lavoro
di un corpo che si trova ad una certa altezza rispetto al livello di
riferimento .In questo caso il suolo
L’Energia potenziale
E’ uguale al lavoro compiuto dalla forza peso quando il corpo si
sposta dalla posizione iniziale a quella di riferimento, chiamata
livello zero che può essere scelto in modo arbitrario
Livello zero
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ENERGIA POTENZIALE ELASTICA
1
2
Ue   K  s
2
s
0
L’Energia Potenziale = alla costante elastica della molla x lo spostamento
al quadrato
Misura la capacità di compiere lavoro di una molla deformata.
E’ uguale al lavoro compiuto dalla forza elastica quando la molla si riporta
nella posizione di riposo , chiamata livello zero.
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QUANDO SI TRASCURA L’ATTRITO
m
Up
Il corpo possiede Ep in virtù della sua posizione rispetto al livello di terra
m
Ec + Up
Nelle posizioni intermedie il corpo possiede sia Ec che Up
Ec + Up
m
Ec
m
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CONSERVAZIONE
DELL’ENERGIA MECCANICA
Up +E c = U p E c
INIZIALE
=
FINALE
In assenza di attriti , l’energia meccanica totale ( cinetica e potenziale ) di un sistema si conserva
cioè rimane sempre uguale
Se nel bilancio dell’’energia in gioco in un processo fisico si tiene conto di tutte le forme di energia (
meccanica , interna, elettrica, nucleare…)
si può affermare che
l’energia totale si conserva
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Teorema dell’energia cinetica
v2
v1
1
2
E c  m  v1
2
1
2
E c  m  v2
2
La variazione di Energia cinetica di un corpo
è uguale al lavoro compiuto dalla forza su di esso
Diff. di quadrati
Velocità media per tempo
v  v1 
1
1
1
Lavoro W  m v22  m v12  mv22  v12   mv 2  v1   2
 ma t v  ma  s  F  s
2
2
2
2
Def. accelerazione
LA POTENZA
Misura la rapidità con cui una forza compie un lavoro
w
P
t
lavoro
potenza 
int ervallo di tem po
1Joule
1Watt 
1s
Il KWatt( 1000 Watt) h(ora) =
unità di misura dell’energia consumata in un’ora
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