In breve: il lavoro è energia trasferita da una forza (L = F·s·cos θ). L'energia cinetica (½·m·v²) è legata al moto, quella potenziale (m·g·h) alla posizione. Senza attriti l'energia meccanica si conserva; la potenza misura quanto rapidamente si trasferisce.
Lavoro ed energia sono il seguito naturale della dinamica: un modo più rapido di collegare forze e moto. Chiude il blocco di meccanica della Fisica del semestre filtro.
Il lavoro
Il lavoro è l'energia trasferita da una forza che sposta il proprio punto di applicazione: L = F·s·cos θ. Conta solo la componente della forza nella direzione dello spostamento: se sono perpendicolari (θ = 90°) il lavoro è nullo. Si misura in joule ed è una grandezza scalare.
Energia cinetica e potenziale
L'energia cinetica (Ec = ½·m·v²) dipende dal moto: cresce col quadrato della velocità. L'energia potenziale gravitazionale (Ep = m·g·h) dipende dalla posizione. Il teorema dell'energia cinetica lega il lavoro totale alla variazione di Ec: L = ΔEc.
| Grandezza | Formula | Unità |
|---|---|---|
| Lavoro | L = F·s·cos θ | joule (J) |
| Energia cinetica | Ec = ½·m·v² | joule (J) |
| Energia potenziale | Ep = m·g·h | joule (J) |
| Potenza | P = L / t | watt (W) |
Conservazione dell'energia e potenza
In assenza di attriti l'energia meccanica totale (Ec + Ep) si conserva: si trasforma da una forma all'altra ma non cambia in totale. È lo strumento che risolve molti problemi collegando direttamente stato iniziale e finale. La potenza (P = L / t) misura invece la rapidità del trasferimento.
Domande frequenti
Cos'è il lavoro in fisica?
È l'energia trasferita da una forza che sposta il suo punto di applicazione: L = F·s·cos θ, dove θ è l'angolo tra forza e spostamento. Si misura in joule. Se forza e spostamento sono perpendicolari, il lavoro è nullo.
Cos'è l'energia cinetica?
È l'energia che un corpo possiede in virtù del suo moto: Ec = ½·m·v². Dipende dalla massa e dal quadrato della velocità, quindi raddoppiando la velocità l'energia cinetica quadruplica.
Cos'è l'energia potenziale?
È l'energia immagazzinata in virtù della posizione o configurazione. Quella gravitazionale vale Ep = m·g·h e dipende dall'altezza rispetto a un riferimento; esiste anche l'energia potenziale elastica di una molla.
Cosa afferma la conservazione dell'energia?
In assenza di attriti, l'energia meccanica totale (cinetica più potenziale) resta costante: l'energia si trasforma da una forma all'altra ma non si crea né si distrugge. È uno strumento potente per risolvere i problemi.
Che differenza c'è tra lavoro e potenza?
Il lavoro è l'energia trasferita; la potenza è la rapidità con cui viene trasferita: P = L / t, misurata in watt. Due macchine possono compiere lo stesso lavoro, ma quella più potente lo fa in meno tempo.
Perché conviene usare l'energia nei problemi?
Perché il teorema dell'energia cinetica e la conservazione permettono spesso di collegare stato iniziale e finale senza calcolare tutte le forze istante per istante. Semplifica molti esercizi del semestre filtro.