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Lavoro ed Energia - Coggle Diagram
Lavoro ed Energia
Forze conservative
definizione
: Forze il cui lavoro totale dipende solo dalle posizioni iniziale e finale, non dal percorso seguito
Caratteristiche
Lavoro indipendente dal percorso
Conservazione dell'energia meccanica in un sistema isolato
L'energia potenziale associata alla forza conservativa può essere definita
Esempi
Forza Gravitazionale
Dipende dalla posizione di un corpo rispetto a un altro (come la Terra)
Energia potenziale gravitazionale: \( E_p = mgh \)
Forza Elastico (Molla)
La forza che una molla esercita su un corpo è proporzionale alla sua deformazione
Energia potenziale elastica: \( E_p = \frac{1}{2} k x^2 1\)
Proprietà Fondamentali delle Forze Conservative
In un sistema isolato, l'energia meccanica totale (energia cinetica + energia potenziale) rimane costante quando agiscono solo forze conservative
Relazione con l'Energia Potenziale
Il lavoro compiuto da una forza conservativa su un oggetto corrisponde alla variazione della sua energia potenziale
La variazione di energia potenziale è uguale al lavoro negativo svolto dalla forza: \( \Delta E_p = -L \)
https://www.youtube.com/watch?v=187I6X5YQ6s
Energia cinetica
formula
: - \( E_c = \frac{1}{2} m v^2 \)
\( m \): Massa del corpo
\( v \): Velocità del corpo
definizione
: Energia associata al movimento di un corpo.
unità di misura
: Joule (J)
Energia Cinetica e Movimento
Movimento rettilineo uniforme (MRU)
:
Velocità costante, energia cinetica dipendente dalla massa e dalla velocità.
Movimento rettilineo uniformemente accelerato (MRUA)
:
Accelerazione costante, variazione dell'energia cinetica nel tempo.
\( E_c = \frac{1}{2} m v^2 \), dove \( v \) aumenta con il tempo.
https://www.youtube.com/watch?v=KNYCskvOhIE
Energia meccanica totale
Definizione
Somma dell'energia cinetica e dell'energia potenziale in un sistema
Energia totale che un sistema possiede grazie al suo movimento e alla sua posizione
Rappresenta l'energia "conservata" in un sistema isolato, senza forze dissipative
Componenti
Energia Cinetica
\(E_c \)
Energia Potenziale
\(E_p \)
Legge di Conservazione dell'Energia Meccanica
L'energia meccanica totale di un sistema isolato si conserva se agiscono solo forze conservative (senza attrito, resistenza dell'aria, etc.)
Formula generale
\( E_{\text{totale}} = E_{\text{cinetica}} + E_{\text{potenziale}} \)
In assenza di forze non conservative (es. attrito), \( E_{\text{totale}} \) è costante
Energia Meccanica e Lavoro
Definizione
Il lavoro svolto da una forza è pari alla variazione dell'energia meccanica
Lavoro di forze conservative: \( L_{\text{conservative}} = -\Delta E_p \)
Lavoro di forze non conservative: \( L_{\text{non-conservative}} = \Delta E_{\text{totale}} \)
Esempi di Energia Meccanica
Corpo che scivola su una collina
: Durante la discesa, l'energia potenziale si trasforma in energia cinetica
Molla che oscilla
: In un sistema di massa-molla, l'energia cinetica e potenziale si alternano durante il movimento oscillatorio
Energia potenziale
definizione
Energia Potenziale (Ep)
: Energia immagazzinata in un corpo a causa della sua posizione o configurazione.
È legata alla forza che agisce su un corpo e alla sua posizione rispetto a una posizione di riferimento.
unità di misura
: \( Joule (J) \)
Energia potenziale gravitazionale
formula: \( E_p = m g h \)
\( m \): Massa del corpo
\( g \): Accelerazione dovuta alla gravità
\( h \): Altezza rispetto al suolo o al punto di riferimento
Energia Potenziale Elastica
Associata alla deformazione di un corpo elastico (come una molla)
Formula: \( E_p = \frac{1}{2} k x^2 \)
\( k \) = costante elastica
\( x \) = deformazione (compressione o estensione)
https://www.youtube.com/watch?v=DmvhmxD86BA
Lavoro
Lavoro
: Energia trasferita a un corpo tramite una forza che causa uno spostamento.
Formula: \( L = F \cdot d \cdot \cos\alpha \)
\( F \): Forza applicata
\( d \): Spostamento
\( \alpha \): Angolo tra la direzione della forza e lo spostamento
unità di misura
: \( Joule (J) = 1 Newton \cdot 1m = 1 kg·m²/s² \)
tipi di lavoro
Lavoro positivo
: forza e spostamento nella stessa direzione
Lavoro negativo
: Forza applicata nella direzione opposta allo spostamento
Lavoro nullo
: Nessun spostamento o forza perpendicolare allo spostamento.
https://www.youtube.com/watch?v=PFqImO4I68o