Concetti Chiave
- L'energia potenziale è l'energia che una massa possiede in un campo gravitazionale a causa della sua posizione.
- Nel campo gravitazionale, l'energia meccanica si conserva: la somma di energia potenziale e cinetica resta costante durante il moto.
- La trasformazione tra energia cinetica e potenziale avviene durante il movimento, con attriti che convertono energia meccanica in calore.
- Nel campo elettrico, l'energia potenziale di una carica dipende dalla sua posizione e varia con il potenziale elettrico nei punti del campo.
- Per il movimento delle cariche e la presenza di energia cinetica, è necessaria una differenza di potenziale in presenza di un campo elettrico.
Tale energia viene chiamata energia potenziale. Il valore dell'energia potenziale era nullo nel terreno alla quota 0, mentre ad una certa altezza il valore era mgh.
Poiché il campo gravitazionale è conservativo, vale il principio di conservazione dell'energia meccanica: la somma dell'energia potenziale e cinetica si mantiene costante durante il moto (energia potenziale + energia cinetica = costante).
Alla massima altezza vi è la sola energia potenziale, alla quota 0 solo l'energia cinetica mentre ad una certa quota parte di entrambe. Se il corpo rimbalza si ha la trasformazione opposta, da cinetica a potenziale elastica. In assenza di qualunque tipo di attrito il movimento di un corpo che rimbalza si mantiene inalterato nel tempo, in realtà l'attrito con l'aria e l'attrito durante il rimbalzo con il terreno produce una conversione di energia cinetica macroscopica e potenziale elastica in energia interna del corpo, per cui dopo un certo tempo il moto si arresta con la trasformazione di energia meccanica in calore ed energia interna (energia termica).
Anche nel campo elettrico è possibile introdurre un'energia potenziale, energia che la carica presenta in virtù della sua posizione, energia che essa può spendere se lasciata libera di muoversi trasformandola in energia cinetica. In ogni punto del campo si può introdurre una funzione scalare chiamata potenziale elettrico, per cui in ogni punto la carica presenta un'energia ben definita. In questa situazione le cariche positive si muovono spontaneamente da punti in cui il potenziale è maggiore a punti in cui è minore mentre le cariche negative si muovono in senso opposto, quindi, affinchè vi sia movimento di cariche e presenza di energia cinetica è necessario che tra i punti dello spazio vi sia differenza di potenziale, determinata dalla presenza di un campo.
Domande da interrogazione
- Che cos'è l'energia potenziale nel campo gravitazionale?
- Come si comporta l'energia meccanica in un sistema conservativo?
- Qual è il ruolo del potenziale elettrico nel campo elettrico?
L'energia potenziale nel campo gravitazionale è l'energia che una massa possiede in virtù della sua posizione, che può essere trasformata in energia cinetica se la massa è libera di muoversi.
In un sistema conservativo, come il campo gravitazionale, la somma dell'energia potenziale e cinetica si mantiene costante durante il moto, rispettando il principio di conservazione dell'energia meccanica.
Nel campo elettrico, il potenziale elettrico è una funzione scalare che definisce l'energia potenziale di una carica in ogni punto del campo, influenzando il movimento delle cariche in base alla differenza di potenziale.
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