Concetti Chiave
- Nel linguaggio comune, il lavoro è spesso associato alla fatica, mentre in fisica si riferisce al prodotto di una forza per uno spostamento.
- Il lavoro compiuto da una forza si calcola moltiplicando l'intensità della forza F per lo spostamento s nella direzione della forza.
- In situazioni pratiche, la forza e lo spostamento non sempre coincidono nella stessa direzione, influenzando il calcolo del lavoro.
- Le unità di misura del lavoro sono il chilogrammetro e il Joule, a seconda se la forza è misurata in chilogrammi o Newton.
- Un chilogrammetro corrisponde a 9,8 Joule, a causa della relazione tra Newton e chilogrammi nel contesto gravitazionale.
Il concetto di lavoro
Nella vita quotidiana il concetto di lavoro è in genere associato a quello di fatice; in fisica, invece, la parola lavoro ha un significato diverso. Già sai che quando applichiamo una forza a un corpo non vincolato, questo subisce uno spostamento; se tale spostamento è avvenuto in direzione della forza, si definisce lavoro compiuto dalla forza F, il prodotto dell'intensità della forza F per lo spostamento s:L= Fxs. Per esempio, se un cavallo traina un carro su una strada in piano, la forza F ha la stessa direzione dello spostamento e il lavoro compiuto viene calcolato mediante il prodotto della forza esercitata dal cavallo per il numero dei metri di cui si è spostato il carro. Può succedere che per motivi vari non sia possibile, oppure non sia conveniente, esercitare una forza su di un corpo e fargli effettuare uno spostamento nella stessa direzione della forza. Ad esempio, un pescatore che, stando sulla riva, debba trainare la propria barca per un certo tratto lungo un fiume, non può esercitare una forza nella stessa direzione dello spostamento, perchè non può camminare in mezzo al fiume. Così pure, quando una sferetta viene colpita, si verifica uno spostamento che non è della stessa direzione della forza F. Siccome il lavoro viene sempre calcolato come prodotto di una forza per una lunghezza, vi sono due unità di misura del lavoro. Se la forza viene misurata in Kg e la lunghezza in metri, il lavoro sarà misurato in Kgxm = chilogrammetri; se invece la forza viene misurata in Newton, il lavoro sarà espresso in Newton x metri= Joule.1Kgm=1 chilogrammo x 1 metro;
1 Joule= 1 Newton x 1 metro.
E poichè ci vogliono 9,8 Newton per fornire 1 Kg, ne segue che ci vorranno 9,8 Joule per dare 1 Kgm: 1 Kmg= 9,8 Joule. Ad esempio, per sollevare all'altezza di 10 metri il peso di 1 quintale, è necessario un lavoro pari a:
L= 100Kgx10 metri= 1000 Kgm, cioè 1000 x 9,8 Joule= 9800 J
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza tra il concetto di lavoro nella vita quotidiana e in fisica?
- Come si calcola il lavoro quando la forza e lo spostamento non sono nella stessa direzione?
- Quali sono le unità di misura del lavoro in fisica e come si convertono?
Nella vita quotidiana, il lavoro è associato alla fatica, mentre in fisica si riferisce al prodotto della forza applicata su un corpo per lo spostamento nella direzione della forza.
Anche se la forza e lo spostamento non sono nella stessa direzione, il lavoro viene calcolato come il prodotto della forza per la lunghezza dello spostamento, tenendo conto della componente della forza nella direzione dello spostamento.
Il lavoro può essere misurato in chilogrammetri (Kgm) o Joule (J). 1 Kgm equivale a 9,8 Joule, poiché 1 Kg richiede 9,8 Newton di forza.
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