POTENZA ED ENERGIA

La POTENZA è il rapporto tra il lavoro e il tempo impegato. L'unita di misura è il Watt: 1W=1J/1s

L'ENERGIA è la capacità di compiere lavoro. Si misura in Joule come il lavoro.

Esistono varie forme di energia: energia cinetica, energia potenziale gravitazionale, energia potenziale elastica, energia termica, energia elettrica ....

ENERGIA CINETICA: è l'energia che possiede un corpo in movimento.

Es: un corpo A che si muove con velocità v compie lavoro quando colpisce spostando un secondo corpo B.

Per definizione l'energia cinetica di un corpo di massa m e velocità v è uguale al LAVORO che bisogna compiere con una forza F per portare un corpo fermo fino alla velocità v.

Risulta L=Fs con F=ma , v=at e lo spostamento  dato da: s=1/2at² 
Sostituendo nell'espressione di L e semplificando si ottiene:
L=ma(1/2at²)=1/2m(at)² =1/2mv²

L'energia cinetica è direttamente proporzionale alla massa del corpo e al quadrato della velocità.

video lezione sulla definizione di energia cinetica 

TEOREMA DELL'ENERGIA CINETICA: se su un corpo di massa m ed energia cinetica Ki si compie un lavoro L allora la sua energia cinetica finale sarà: Kf =Ki +L
Quindi: L=Kf -Ki
Dunque il lavoro si può sempre esprimere come differenza di energia cinetica.

ENERGIA POTENZIALE GRAVITAZIONALE:
è l'energia posseduta da un corpo di massa m posto ad una certa altezza h da terra.
Infatti il corpo cadendo puo' compiere lavoro aumentando la sua energia cinetica .

L'energia potenziale di un corpo di massa m posto ad un'altezza h è pari al lavoro fatto dalla forza peso per portare il corpo a terra (fissato come livello zero di energia potenziale)

Quindi: U=Ph=mgh

La definizione dell'energia potenziale è definita a meno di una costante perchè dipende dal livello zero di riferimento fissato. Di solito si assume come  livello zero  il suolo.

Il LAVORO fatto dalla forza peso per portare un corpo di massa m da un punto A ad altezza hA fino ad un punto B ad altezza hB è uguale alla differenza tra energia potenziale iniziale e quella finale.

NB: Un campo di forze si dice CONSERVATIVO se il  lavoro fatto dalla forza per portare un corpo dal punto A fino ad un punto B non dipende dal cammino seguito.
La forza gravitazionale è una forza conservativa . Anche la forza elastica è conservativa mentre la forza magnetica non è conservativa.

 

Dalla formula si vede che il lavoro dipende solo dalla quota iniziale e da quella finale.

LEGGE DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA

Abbiamo visto che il lavoro (in assenza di attriti) si può  sempre esprimere in due modi equivalenti: come variazione di energia cinetica e come variazione di energia potenziale gravitazionale.

Quindi si può scrivere che:

segue che: 

Posto con E=U+K l'energia meccanica totale di un corpo data dalla somma dell'energia cinetica e potenziale gravitazionale, possiamo affermare che L'ENERGIA TOTALE del corpo  SI CONSERVA. 
L'energia totale all'inizio è uguale a quella finale. L'energia cinetica si trasforma in potenziale oppure l'energia potenziale si trasforma in cinetica e la loro somma rimane costante.
Etot=costante

applet sulla conservazione energia meccanica