Lavoro, energia e potenza - Spiegazione e formule

Appunto di fisica su tre concetti fondamentali in ambito fisico: lavoro, energia cinetica e potenziale e potenza.

Andrea301AG
di Andrea301AG
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Concetti Chiave

  • Lavoro, energia e potenza sono concetti fisici fondamentali misurati in Joule, descritti da formule specifiche per diverse situazioni.
  • L'energia cinetica è calcolata con la formula K = 1/2 m v² e il teorema dell'energia cinetica collega il lavoro alla variazione di energia cinetica di un corpo.
  • L'energia potenziale si determina con U = mgh, e varia secondo le altezze iniziali e finali, rispettando il principio di conservazione dell'energia in assenza di forze dissipative.
  • La potenza rappresenta il lavoro svolto nel tempo, espressa in Watt, e può essere calcolata come P = L/t o P = Fv, correlando forza e velocità.
  • Le formule per lavoro, energia e potenza variano leggermente in situazioni specifiche come su un piano inclinato o con velocità finale nulla.

Indice

  1. Lavoro, energia e potenza - Spiegazione e formule
  2. Energia cinetica
  3. Energia potenziale
  4. Potenza

Lavoro, energia e potenza - Spiegazione e formule

Lavoro, energia e potenza sono tre concetti fondamentali in ambito fisico. Il loro funzionamento e la loro importanza sono regolati da formule ben precise. Il lavoro si misura in Joule

[math] J [/math]
e si calcola:
[math] L = F \cdot s [/math]
Se ci troviamo su un piano inclinato, invece vale:
[math] L = F_{par} \cdot s [/math]
dove
[math] F_{par} [/math]
è la componente di
[math] F [/math]
parallela al piano inclinato.
In generale vale:
[math] F_{par} = m \cdot g \cdot cos(\alpha) [/math]
.

Energia cinetica

L’energia cinetica si calcola con la formula:
[math] K = \frac{1}{2} m v^2 [/math]
In tale contesto, risulta utile ricordare il teorema dell'energia cinetica. Esso afferma che il lavoro compiuto da un corpo è uguale alla sua variazione di energia cinetica. In formule:
[math] L = \frac{1}{2} m v_f^2 - \frac{1}{2} m v_i^2 [/math]
In particolare, se
[math] v_f = 0[/math]
, allora accade che:
[math] L = -\frac{1}{2} m v_i^2 [/math]
Da cui si ricava:
[math] v_i = \sqrt{\frac{-2L}{mv_i}} [/math]

Energia potenziale

L’energia potenziale si calcola con la formula:
[math] U = m \cdot g \cdot h [/math]
La variazione di energia potenziale si calcola con la formula:
[math] \Delta U = m \cdot g \cdot h_f - m \cdot g \cdot h_i [/math]
dove
[math] h_f, h_i [/math]
sono le altezze finali e iniziali del corpo.
In generale, in assenza di forze dissipative, come ad esempio la forza di attrito vale il principio di conservazione dell'energia secondo il quale la somma tra energia potenziale ed energia cinetica resta costante.
In formule:
[math] K + U = cost [/math]

Potenza

la potenza è il rapporto fra il lavoro compiuto e l’intervallo di tempo impiegato a compierlo. In formule:
[math] P = \frac{L}{t} [/math]
La potenza si può anche quindi scrivere diversamente, ricordando che
[math] L = F \cdot s [/math]
. In particolare, accade che:
[math] P = \frac{F \cdot s}{t} = F \cdot v [/math]
perché ricordiamo che la velocità è uguale al rapporto tra spazio e tempo impiegato.
La potenza si misura in Watt
[math] (W) [/math]
.

Domande da interrogazione

  1. Qual è la formula per calcolare il lavoro su un piano inclinato?

    2. La formula per calcolare il lavoro su un piano inclinato è [math] L = F_{par} \cdot s [/math], dove [math] F_{par} [/math] è la componente di [math] F [/math] parallela al piano inclinato.

  2. Come si calcola l'energia cinetica e qual è il suo teorema associato?

    3. L'energia cinetica si calcola con la formula [math] K = \frac{1}{2} m v^2 [/math]. Il teorema dell'energia cinetica afferma che il lavoro compiuto da un corpo è uguale alla sua variazione di energia cinetica, espresso come [math] L = \frac{1}{2} m v_f^2 - \frac{1}{2} m v_i^2 [/math].

  3. Qual è il principio di conservazione dell'energia in assenza di forze dissipative?

    4. In assenza di forze dissipative, il principio di conservazione dell'energia afferma che la somma tra energia potenziale ed energia cinetica resta costante, espressa come [math] K + U = cost [/math].

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