Concetti Chiave
- La forza gravitazionale è costante vicino alla superficie terrestre e il lavoro associato è il prodotto scalare tra forza e spostamento.
- Durante l'ascesa di un corpo, la forza gravitazionale compie un lavoro negativo, riducendo l'energia cinetica e rallentando il corpo.
- In fase di ricaduta, la forza gravitazionale compie un lavoro positivo, aumentando l'energia cinetica e accelerando il corpo.
- Il sollevamento di un corpo implica che la forza applicata compie un lavoro positivo, mentre la forza gravitazionale compie un lavoro negativo.
- In un sistema dove il corpo è immobile all'inizio e alla fine, il lavoro totale è zero, bilanciando il lavoro della forza applicata e quello gravitazionale.
Lavoro di forze particolari
In prossimità della superficie terrestre, la forza gravitazionale
Nel caso particolare di un corpo lanciato verso l'alto:
- in fase di ascesa, la forza gravitazionale è opposta allo spostamento [math]\textbf{d}[/math], compie un lavoro negativo e sottrae energia cinetica al corpo che, infatti, rallenta;
- in fase di ricaduta, la forza gravitazionale è orientata secondo lo spostamento [math]\textbf{d}[/math], compie un lavoro positivo e trasferisce energia cinetica al corpo, che tende ad accelerare.
Un corpo sollevato verso l'alto, per effetto di una forza
- la forza di sollevamento [math]\textbf{F}[/math]compie un lavoro positivo ([math]L_F[/math]) e trasferisce energia al corpo;
- la forza gravitazionale [math]\textbf{F}_g[/math]compie un lavoro negativo ([math]L_g[/math]) e sottrae energia al corpo.
Nel caso tipico, i corpi sollevati si trovano in stato di quiete all'inizio e al termine dello spostamento considerato (ad esempio un libro spostato da uno scaffale all'altro), perciò l'energia cinetica associata ad essi all'inizio (
NOTA - La relazione è valida per qualunque corpo sollevato o abbassato, purché sia immobile all'inizio e al termine dello spostamento.
Domande da interrogazione
- Qual è il lavoro della forza gravitazionale durante la fase di ascesa di un corpo lanciato verso l'alto?
- Come si calcola il lavoro totale quando un corpo viene sollevato e poi abbassato?
- Cosa accade all'energia cinetica di un corpo sollevato e poi abbassato, se è immobile all'inizio e alla fine?
Durante la fase di ascesa, la forza gravitazionale compie un lavoro negativo, sottraendo energia cinetica al corpo, che rallenta. Il lavoro è calcolato come [math]L_g = -mgd[/math].
Il lavoro totale [math]L_{tot}[/math] è la somma del lavoro della forza di sollevamento [math]L_F[/math] e del lavoro della forza gravitazionale [math]L_g[/math]. Se il corpo è immobile all'inizio e alla fine, [math]L_{tot} = 0[/math], quindi [math]L_F = -L_g[/math].
Se il corpo è immobile all'inizio e alla fine, l'energia cinetica iniziale [math]K_0[/math] e finale [math]K[/math] sono entrambe nulle, quindi la variazione di energia cinetica [math]ΔK[/math] è zero, e il lavoro totale [math]L_{tot}[/math] è zero.
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