Energia:

Grandezza fisica che esprime la capacità di un sistema fisico di compiere lavoro. Nell'ambito puramente meccanico si distinguono due forme diverse di energia: un corpo in movimento possiede energia cinetica per effetto del moto (l'energia cinetica è direttamente proporzionale alla massa del corpo e al quadrato della sua velocità) e può possedere una determinata quantità di energia potenziale in relazione alla posizione che esso occupa all'interno di un campo di forze conservativo, ad esempio il campo gravitazionale o quello elettrico. Ad esempio un corpo tenuto sospeso e sottoposto alla forza di gravità ha un'energia potenziale associata alla sua posizione in quanto, nel processo di caduta, la forza peso produce lavoro.

Nel corso del moto in un campo di forze, l'energia potenziale si trasforma in energia cinetica e viceversa ma la loro somma è costante. Così, un pendolo oscillante ha energia potenziale massima agli estremi dell'oscillazione, possiede energia potenziale e cinetica in proporzioni variabili nei punti intermedi, e raggiunge il valore massimo dell'energia cinetica nei punti di elongazione minima (la velocità è massima).

In generale, l'energia esiste in molte forme diverse che possono trasformarsi in parte o totalmente l'una nell'altra: si parla infatti di energia termica, chimica , elettrica , di radiazione e atomica.

Nel XIX secolo si scoprì che l'energia può essere trasformata ma non creata né distrutta. Questa affermazione, formulata su base empirica e conosciuta come principio di conservazione dell'energia, costituisce uno dei concetti fondamentali della meccanica classica. Insieme all'analogo principio di conservazione della massa, vale solo per fenomeni nei quali le velocità in gioco sono piccole rispetto alla velocità della luce. Se questa condizione non è soddisfatta, come si verifica nelle reazioni nucleari, energia e materia possono convertirsi l'una nell'altra. Di conseguenza nella fisica moderna i due principi di conservazione dell'energia e della massa sono unificati.

Nel Sistema Internazionale l’unità di misura del lavoro e dell'energia è il newton per metro (N * m).Questa unità di misura è detta anche joule (J):

1 J =(1 N) *(1 m)

Un joule è il lavoro compiuto da una forza di un newton quando il suo punto di applicazione si sposta di un metro (nella direzione e nel verso della forza).

Energia cinetica: Forma di energia posseduta da un corpo in movimento.

La quantità di energia cinetica di un corpo può essere espressa mediante la relazione

E = 1/2m*v2

dove m indica la massa del corpo e v2è il quadrato della sua velocità. In particolare se il corpo si muove di moto uniformemente accelerato, cioè se il moto avviene con accelerazione costante, l'energia cinetica può essere scritta nella forma

E = (ma)S

dove a è l'accelerazione della massa m e S è lo spazio percorso all'istante considerato.

Energia Potenziale: Energia posseduta da un sistema come conseguenza della sua posizione in un campo di forze conservativo. Ad esempio, una palla sollevata da terra possiede energia potenziale di tipo gravitazionale perché è sottoposta all'effetto del campo gravitazionale terrestre; il valore dell'energia potenziale dipende in questo caso dall'altezza della palla rispetto al suolo. Un elastico teso è dotato di energia potenziale elastica, e una carica elettrica posta in un campo elettrico di energia potenziale elettrostatica.

U=mgh (J)

dove U è l'Energia Potenziale, m la massa del corpo, g l'accelerazione di gravità e h l'altezza del corpo rispetto al piano di riferimento.

Per dotare un sistema di energia potenziale bisogna compiere un lavoro, infatti è necessario uno sforzo per sollevare una palla da terra, per allungare un elastico, o avvicinare due cariche dello stesso segno. La quantità di energia potenziale che un sistema acquista è esattamente uguale al lavoro speso per portare il sistema nella condizione finale. Nei campi di forze conservativi, il principio di conservazione dell'energia implica che la somma dell'energia potenziale e dell'energia cinetica sia costante durante l'evoluzione dinamica. Ad esempio, nel caso di una palla che cade da un'altezza h dal suolo, l'energia potenziale si trasforma in energia cinetica durante il moto (di caduta libera); quando la palla raggiunge il suolo, tutta l'energia potenziale è trasformata in energia cinetica.

 

Lezione sull'Energia Mecccanica e Lavoro

 

Cercheremo di verificare tale principio in laboratorio facendo un esperimento:

VERIFICA DEL PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA MECCANICA IN UN CAMPO CONSERVATIVO ED IN UN SISTEMA ISOLATO:

VERIFICA DEL PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA MECCANICA IN UN CAMPO CONSERVATIVO ED IN UN SISTEMA ISOLATO- 1

 

DOMANDE SULL'ENERGIA MECCANICA