Concetti Chiave
- Le forze conservative immagazzinano il lavoro in forme di energia come cinetica e potenziale, senza dispersione.
- Una forza è conservativa se il lavoro per spostare un oggetto tra due punti è lo stesso indipendentemente dal percorso scelto.
- La forza gravitazionale è un esempio di forza conservativa, mentre la forza d'attrito è un esempio di forza non conservativa.
- Nel caso della forza gravitazionale, il lavoro su un percorso chiuso è nullo, dimostrando la sua natura conservativa.
- La forza d'attrito provoca sempre un lavoro negativo nel sistema, dato l'angolo di 180 gradi rispetto alla direzione del moto.
Una qualsiasi forza si dice "conservativa" quando il lavoro compiuto dall'oggetto su cui è applicata viene immagazzinato in altre forme di energia (cinetica, potenziale) e che quindi non viene disperso. Al contrario, una forza si dice "non conservativa" se il lavoro compiuto non viene immagazzinato, ma si disperde in altre forme (molto spesso in calore od onde sonore).
E' ovvio quindi dire che se un sistema chiuso è formato da sole forze conservative il lavoro è nullo.
Possiamo inoltre dire che considerando due punti A e B, se il lavoro compiuto da una forza per spostare un oggetto dal punto A al punto B (o viceversa) è lo stesso indipendentemente dal percorso scelto, allora la forza è conservativa.
Un esempio di forza conservativa è la forza gravitazionale, mentre un esempio di forza non conservativa è la forza d'attrito.
La forza gravitazionale:
prendendo in considerazione un sistema chiuso di punti posti a rettangolo (ABCD) su un piano verticale, si esamini il lavoro della forza di gravità dei singoli segmenti
per quanto riguarda il segmento AB il lavoro è uguale a zero, in quanto il vettore di spostamento e quello della forza di gravità formano un angolo di 90 gradi, per cui dalla formula:
essendo
considerando che è un rettangolo allora
Per quanto riguarda la forza d'attrito, se si considera nello stesso sistema, dalla definizione di forza d'attrito (una forza che si oppone ad un'altra forza) si evince che l'angolo tra i due vettori (forza e spostamento) sarà sempre di 180 gradi, per cui si avrà un lavoro negativo uguale alla somma dei lavori sui singoli percorsi.
Domande da interrogazione
- Che cosa definisce una forza come "conservativa"?
- Qual è un esempio di forza conservativa e uno di forza non conservativa?
- Come si calcola il lavoro totale in un sistema chiuso con forze conservative?
Una forza è definita "conservativa" quando il lavoro compiuto dall'oggetto su cui è applicata viene immagazzinato in altre forme di energia, come l'energia cinetica o potenziale, e non viene disperso.
Un esempio di forza conservativa è la forza gravitazionale, mentre un esempio di forza non conservativa è la forza d'attrito.
In un sistema chiuso formato da sole forze conservative, il lavoro totale è nullo. Ad esempio, nel caso di un rettangolo su un piano verticale, il lavoro totale della forza gravitazionale è nullo poiché i lavori sui segmenti opposti si annullano a vicenda.
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