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Energiaconservazione

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  • 1. Lezione di fisica per la III°HLiceo Scientifico Alessi Perugia 9 maggio 2012
  • 2.  Fin qui abbiamo risolto i problemi con le equazioni del moto, le forze e le loro componenti lungo gli assi cartesiani. Ora impariamo ad usare la conservazione dell’energia come una scorciatoia che permetta di risolvere problemi complicati con relativa facilità.
  • 3.  Ai baracconi quest’anno sarà presentata una nuova emozionante esperienza di guida su una pista da bob. Ma prima che si possa usare bisogna valutare la sua sicurezza.
  • 4.  Dalla partenza fino al primo checkpoint la pista ha una pendenza uniforme Tra il primo e il secondo checkpoint, la pista scende di 30.0 metri, ma il cammino è ondulato, sale persino un po’ nel primo tratto. L’ultima parte della pista è piana e il bob si ferma grazie ai freni che agiscono sul ghiaccio.
  • 5.  Calcolare l’intensità della velocità in ciascuno dei checkpoint. Determinare quanta forza occorre per frenare il bob nell’ultimo tratto.
  • 6.  C’è qualche tratto della pista del bob che già sai come trattare ?
  • 7.  a. Quale è la distanza percorsa fino al primo checkpoint ? …………………………………………….. b. Quale è la componente del peso del bob parallelo alla pendenza della pista ? …………………………………………….. c. Quale è la velocità del bob al primo checkpoint? ……………………………………………..
  • 8.  La prima parte della pista ha una pendenza uniforme ossia forma sempre lo stesso angolo di 40° con l’orizzonte. Ciò significa che il bob sperimenta sempre la medesima forza totale, e la componente del peso parallela alla pista è costante.
  • 9.  La pista scende di 30.0 metri, ma la sua pendenza non è uniforme Ci sono delle cunette e degli avvallamenti
  • 10.  L’angolo della pendenza cambia continuamente così come la componente del peso parallela alla pista. Ciò significa che cambia la forza totale che agisce sul bob E varia di conseguenza l’intensità e la direzione della sua accelerazione. Questo è un problema perché il metodo usato funziona solo con accelerazione costante.
  • 11.  Come puoi trattare una pendenza ondulata quando tutto quello che conosci è il dislivello di 30 metri tra il primo checkpoint e il secondo ?
  • 12.  L’energia è la capacità di compiere lavoro. Ad esempio: se sollevate una pietra di 150kg ad un’altezza di 1 metro, le avrete dato una capacita’ di fare lavoro pari a : FΔx=mgΔx=150 x 9.8 x 1.00 = 1470 J Quindi avete fornito alla pietra una energia potenziale gravitazionale.
  • 13.  L’energia totale di qualsiasi cosa nell’universo è sempre costante.
  • 14.  L’energia potenziale gravitazionale che la pietra guadagna quando la sollevate non si crea dal nulla. Potete pensare al cibo che avete mangiato come ad un immagazzinamento di energia potenziale chimica alla quale il vostro corpo può attingere per fare del lavoro
  • 15.  Se fate 1470j di lavoro sulla pietra, fornendole 1470j di energia potenziale gravitazionale, potete pensare di aver trasferito dell’energia dal vostro corpo alla pietra, perché il vostro corpo avrà 1470 j in meno di energia chimica e la pietra invece 1470 j in più di energia potenziale gravitazionale.
  • 16.  In cima alla pista il bob ha più energia potenziale gravitazionale che in basso a causa della differenza d’altezza. I corpi in movimento sono capaci di fare del lavoro esercitando una forza che sposta qualcosa. Ad esempio: un martello è capace di conficcare un chiodo nel legno quando viene mosso velocemente; se fosse fermo privo di velocità non potrebbe fare il lavoro sul chiodo!
  • 17.  Se un corpo in movimento urta un altro oggetto esercita su questo una forza che lo sposta; Così viene eseguito del lavoro. Questa capacità di produrre del lavoro da parte di un corpo in movimento è detta energia cinetica.
  • 18.  L’energia cinetica di un corpo è la sua capacità di fare del lavoro a causa della sua velocità
  • 19.  Si perché si dimostra il Il teorema dellenergia teorema delle “forze cinetica (o teorema delle vive”, chiamato in forze vive) afferma che il lavoro WAB compiuto da una inglese work-energy qualunque forza risultante F su theorem, un corpo di massa m che si sposta dalla posizione r1 (al tempo t1) alla posizione r2 (al tempo t2), lungo un tratto della sua traiettoria, è dato dalla variazione dellenergia cinetica tra listante t1e listante t2:
  • 20.  Quando il bob scende lungo la pista un po’ della sua energia potenziale gravitazionale si trasforma in energia cinetica. Il guadagno in energia cinetica deve essere uguale alla perdita di energia potenziale.
  • 21.  Il lavoro e l’energia sono grandezze scalari La stessa quantità di lavoro è fatta da una forza che muove un oggetto lungo la medesima distanza indipendentemente dalla sua direzione.
  • 22.  Un oggetto con velocità v, avrà la medesima quantità di energia cinetica indipendentemente dalla direzione della sua velocità Il segno può essere positivo o negativo Il segno significa una variazione della quantità di energia cinetica
  • 23.  Abbiamo usato la conservazione dell’energia per trovare che la velocità del bob nel secondo checkpoint è di v=31.3m/s La medesima variazione di altezza implica sempre la medesima variazione di energia potenziale e di energia cinetica se non c’è attrito.
  • 24.  Nell’ultimo tratto della pista per fermare il bob dobbiamo applicargli una forza frenante. Il bob ha una massa di 630kg La lunghezza della terza parte della pista è 50m
  • 25.  Il lavoro fatto deve essere uguale alla variazione di energia cinetica
  • 26.  Lo scoprirai nella prossima puntata…

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