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La conservazione dell'energia meccanica - Coggle Diagram
La conservazione dell'energia meccanica
Lavoro
L'unità di misura del lavoro è il joule (simbolo J), dal nome del fisico inglese James Prescott Joule. 1J = 1N * m
Se la forza forma con la direzione dello spostamento un angolo acuto, si parla di lavoro positivo o motore. Se si forma un angolo ottuso, si ha un lavoro negativo o resistente. Se si forma un angolo retto, il lavoro è nullo.
Se la forza non è costante, il lavoro si misura come l'area sottesa al grafico che ha sull'asse x lo spostamento e sull'asse y la forza, purché la forza sia parallela allo spostamento
La potenza P è il rapporto fra il lavoro compiuto L e l'intervallo di tempo Δt impiegato a compierlo
Il lavoro è il prodotto scalare tra i vettori forza F e spostamento s.
Dalla definizione di potenza, nel caso in cui forza e spostamento abbiano lo stesso verso, si ricava che:
Introduzione al concetto di lavoro: video
Lavoro della forza elastica
Il lavoro della forza elastica Lf,el nel caso di compressione s di una molla dalla posizione di equilibrio è:
Il lavoro di una forza variabile e parallela allo spostamento è individuato nel piano cartesiano F-s dall'area della parte compresa tra il grafico della forza e il tratto dell'asse delle ascisse s che va dalla posizione iniziale a quella finale
Video sulla forza elastica del Politecnico
Forze conservative e forze dissipative
Una forza è conservativa se il lavoro che compie (su un corpo in movimento) non dipende dal percorso seguito, ma soltanto dalla posizione iniziale e dalla posizione finale. In altre parole, una forza è conservativa se il lavoro che compie su un corpo che si muove lungo un percorso chiuso è nullo.
Un esempio è la forza elastica
Una forza che non gode di questa proprietà si dice dissipativa. Un esempio è la forza d'attrito
Video: forze conservative e dissipative
Energia cinetica ed energia potenziale
Energia cinetica
L'energia cinetica Ec di un corpo è data dalla formula, dove m è la massa e v la velocità:
Il lavoro totale L compiuto dalle forze agenti su un corpo è uguale alla variazione della sua energia cinetica:
Video sull'energia cinetica del Politecnico
Energia potenziale
Se una forza è conservativa, allora esiste una grandezza posizionale, detta energia potenziale U, tale che il lavoro compiuto dalla forza quando il suo punto di applicazione si sposta da A a B è dato da:
L'energia potenziale gravitazionale U di un corpo di massa m che si trova in un punto posto a un'altezza h rispetto a un livello di riferimento scelto è data dal lavoro (positivo) che la forza peso compie per spostare il corpo da quel punto fino al livello di riferimento:
Dato un corpo di massa m, che sotto l'azione della forza peso si muove da A a B, la differenza di energia potenziale gravitazionale tra i due punti è:
L'energia potenziale elastica Uel di una molla compressa o allungata di x rispetto alla posizione di equilibrio è data dal lavoro (positivo) che la forza elastica compie per riportare la molla nella posizione di equilibrio:
L'energia meccanica E di un sistema è data dalla somma dell'energia potenziale U e di quella cinetica K:
Video su energia potenziale e cinetica
