Fisica Applicata: Lavoro ed Energia - Università Sapienza PDF

FISICA APPLICATA “LAVORO ED ENERGIA” Università “Sapienza” a.a. 2024/2025 Ing.Selene Onofri  Il lavoro Una forza compie lavoro quando sposta il suo punto di applicazione; più forze applicate allo stesso corpo compiono lavoro in modo indipendente l’...

FISICA APPLICATA “LAVORO ED ENERGIA” Università “Sapienza” a.a. 2024/2025 Ing.Selene Onofri  Il lavoro Una forza compie lavoro quando sposta il suo punto di applicazione; più forze applicate allo stesso corpo compiono lavoro in modo indipendente l’una dall’altra  Il lavoro Una forza compie lavoro se produce uno spostamento. Se forza F e spostamento s sono vettori paralleli, il lavoro L è il prodotto dei loro moduli: Se forza e spostamento non sono paralleli, si considera solamente la componente della forza parallela allo spostamento:  Il lavoro Nel SI il lavoro si misura in joule (J): Se l’angolo tra forza e spostamento è α:  Il lavoro In un grafico forza-spostamento, l’area al di sotto del grafico rappresenta il lavoro compiuto dalla forza. Questo permette di Il lavoro compiuto tra Forza elastica calcolare il lavoro le posizioni 0 e s è uguale all’area di forze variabili colorata. con lo Per la forza elastica: spostamento, come la forza elastica:  La potenza La potenza è il lavoro compiuto da una forza nell’unità di tempo; la potenza è una proprietà delle macchine  La potenza La potenza è il rapporto fra il lavoro compiuto e l’intervallo di tempo impiegato per compierlo: Nel SI la potenza si misura in watt (W): La potenza Multipli del watt La potenza è un dato caratteristico delle apparecchiature elettriche.  La potenza La potenza che deve essere fornita è il prodotto della forza per la velocità:  La potenza Il rendimento di una macchina è il rapporto tra potenza utile e potenza assorbita; è sempre inferiore a 1  L’energia cinetica L’energia cinetica è associata al movimento di un corpo; essa varia quando sul corpo viene fatto un lavoro  L’energia cinetica Energia: capacità di compiere lavoro Un corpo in movimento ha la capacità di compiere lavoro (per esempio comprimendo una molla) Energia cinetica: energia posseduta da un corpo in movimento. Dipende dalla massa e dalla velocità  L’energia cinetica L’energia cinetica Ec di un corpo è il semiprodotto della massa per il quadrato della velocità. Nel SI l’unità di misura dell’energia cinetica è il joule (J). - Lavoro e energia cinetica hanno la stessa unità di misura:  L’energia cinetica Forza applicata a un corpo: l’energia cinetica può variare a) Una forza parallela alla velocità fa variare l’energia cinetica (moto di caduta) b) Una forza perpendicolare alla velocità modifica la traiettoria ma lascia invariata l’energia cinetica (moto circolare uniforme)  L’energia cinetica c) Una forza che forma un angolo α rispetto alla velocità può essere scomposta in due componenti: parallela alla velocità, fa variare l’energia cinetica perpendicolare alla velocità, modifica la traiettoria ma lascia invariata l’energia cinetica  L’energia cinetica Teorema dell’energia cinetica Il lavoro compiuto da una forza su un corpo è uguale alla variazione di energia cinetica del corpo stesso. vi è la velocità iniziale del corpo, prima che inizi l’azione della forza, vf è la velocità finale, quando questa azione è terminata.  L’energia potenziale L’ENERGIA POTENZIALE DI UN OGGETTO E’ L’ENERGIA CHE POSSIEDE A CAUSA DELLA SUA POSIZIONE O ORIENTAMENTO RISPETTO AD UN CAMPO DI FORZE L’energia potenziale gravitazionale è associata alla posizione di un corpo rispetto alla Terra; l’energia potenziale elastica è associata alla deformazione dei corpi elastici  L’energia potenziale Un corpo fermo può avere la capacità di compiere lavoro: - per esempio può avere energia potenziale gravitazionale (a) o energia potenziale elastica (b)  L’energia potenziale Energia potenziale gravitazionale di un corpo: lavoro che la forza di gravità può compiere facendolo cadere sul piano di riferimento. Se l’oggetto ha massa m e si trova a una quota h: Lgravità = m·g·h  L’energia potenziale L’energia potenziale gravitazionale è una proprietà non del solo oggetto, ma del sistema Terra + oggetto. I trasferimenti di energia L’energia si può trasformare Quando un corpo cade, la sua energia potenziale si trasforma in energia cinetica. L’energia si può trasferire L’atleta, quando lancia il giavellotto, gli trasferisce energia per lavoro meccanico. I trasferimenti di energia L’energia si può trasferire per lavoro elettrico La pila, utilizzando la propria energia chimica, compie un lavoro elettrico sui portatori di cariche elettriche del circuito di collegamento. Questo lavoro elettrico consente al motorino di sollevare il peso. I trasferimenti di energia L’energia può essere trasferita per calore Quando si accende il fuoco, l’energia chimica liberata nella combustione si trasferisce sotto forma di calore alla griglia, aumentandone la temperatura.