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Fisica classica/Energia e lavoro: differenze tra le versioni

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Il lavoro fatto da una forza costante di grandezza ''F'' su un punto che si muove compiendo uno spostamento ''d'' nella direzione della forza è semplicemente il prodotto:
:<math>W = Fd\ </math>
Ad esempio, se una forza di 100 newton (''F'' = 100 N) agisce su un punto materiale che percorre 2 metri (''d'' = 2 m), nella direzione
della forza, essa compie un lavoro ''W'' = (100 N)x(2 m) = 200 N m = 200 J. Questo è approssimativamente anche il lavoro che fa una persona che alza ▼
2 metri (''d'' = 2 m), nella direzione della forza, essa compie un lavoro
che fa una persona che alza una massa di 10&nbsp;kg da terra a sopra la testa. ▼
▲ ''W'' = (100 N)x(2 m) = 200 N m = 200 J. Questo è approssimativamente anche il lavoro che fa una persona che alza
Poichè le dimensioni fisiche del lavoro sono eguali a quelle del momento meccanico (che vedremo nel seguito), che ha un ben diverso significato fisico, viene sconsigliato di misurare il lavoro in newton x metro, ma si consiglia di usare illo joule.▼
▲ una massa di 10&nbsp;kg da terra a sopra la testa.
▲Poichè le dimensioni fisiche del lavoro sono eguali a quelle del momento meccanico (che vedremo nel seguito), che ha un ben diverso significato fisico, viene sconsigliato di misurare il lavoro in newton x metro, ma si consiglia di usare il joule.
[[File:Mehaaniline_töö.png|thumb|250px|Lavoro di una forza]]
 
Nel caso più generale consideriamo una forza risultante, <math>\vec F\ </math>, che agendo su un punto materiale ne provochi uno spostamento <math>d\vec s\ </math>, il [[w:Prodotto_scalare|prodotto scalare]]:
:{{Equazione|eq=<math>dW=\vec F \cdot d\vec s=F \cos \alpha ds= F_T ds</math>|id=1}}
viene definito lavoro infinitesimo delle forza risultante. Avendo indicato con <math>\alpha\ </math> l'angolo tra la forza e lo spostamento e con <math>F_T\ </math> la componente tangenziale della forza lungo la traiettoria. I casi in cui il lavoro è nullo sono quelli nei quali o non agisce nessuna forza o non si ha spostamento oppure la risultante delle forze è perpendicolare alla traiettoria, così che <math>\cos \alpha = 0 \,\!</math>. Se invece vi è una componente della forza nella direzione dello spostamento, il lavoro fatto è diverso da zero. Il lavoro è positivo, se è nella stessa direzione dello spostamento, mentre è negativo se è in direzione opposta. Il lavoro positivo viene chiamato lavoro motore (in quanto aumenta la velocità dell'oggetto su cui si applica), mentre il lavoro negativo viene chiamato lavoro resistente (come è il caso del lavoro fatto dall'attrito dinamico ao dalla forza di attrito viscoso).
Nel caso più generale di un punto materiale che si muove su di una traiettoria curvilinea, il lavoro è dato dall'integrale di linea del lavoro infinitesimale e quindi se il punto si sposta dal punto A al punto B possiamo scrivere:
:{{Equazione|eq=<math>W=\int_A^B \vec F \cdot d\vec s</math> |id=2}}
Dal punto di vista lessicale il lavoro fatto da una forza non è posseduto, ma scambiato tra sistemi.
 
== [[w:Potenza_(fisica)|Potenza]] di una forza==
La potenza istantanea corrisponde al lavoro per unità di tempo:
:{{Equazione|<math>P=\frac{dW}{dt}=\vec F \cdot \frac {d\vec s}{dt}=\vec F \cdot \vec v=F_T v</math>|id=3}}
Si ipotizza come è naturale che nel tempo infinitesimo dt, non cambia la forza, ma eventualmente lo spostamento, quindi essendo la derivata dello spostamento niente altro che la velocità che è diretta seconda la direzione orizzontale l'unica componente della forza che interviene è la componente tangenziale.
Cioè esprime in qualche maniera quanto velocemente viene erogato il lavoro. Tale grandezza serve a quantificare le prestazioni sia nel lavoro umano o animale che nelle macchine. La potenza ha le dimensioni di una energia diviso un tempo. La sua unità di misura è il watt che ha come simbolo '''W'''. Il concetto di potenza è ben noto dagli albori della civiltà e veniva quantizzato dalla potenza dei cavalli da cui deriva l'unità di misura ora obsoleta il [[w:Cavallo_vapore|cavallo vapore]] (simbolo hp) che corrisponde a 735 W.▼
 
▲CioèLa esprimepotenza inè qualcheuna manieramisura di quanto velocemente viene erogato il lavoro. Tale grandezza serve a quantificare le prestazioni delle forze sia nel lavoro umano o animale che nelle macchine. La potenza ha le dimensioni di una energia diviso un tempo. La sua unità di misura è il watt che ha come simbolo '''W'''. Il concetto di potenza è ben noto dagli albori della civiltà e veniva quantizzato dalla potenza dei cavalli da cui deriva l'unità di misura ora obsoleta il [[w:Cavallo_vapore|cavallo vapore]] (simbolo hp) che corrisponde a 735 W.
Estendendo l'esempio precedente di una massa di 10 kg alzata da terra fino a sopra la testa.▼
Se tale azione viene svolta in 10 s, la potenza necessaria per eseguirla è di 20 W: facile
per una persona anche non allenata. Se invece tale lavoro viene eseguito in 1 s, la potenza ▼
necessaria diviene 200 W: richiede una persona giovane e ben allenata. ▼
 
▲ Estendendo l'esempio precedente di una massa di 10 kg alzata da terra fino a sopra la testa. Se tale azione viene svolta in 10 s , la
▲ potenza necessaria per eseguirla è di 20 W: facile per una persona anche non allenata. Se invece tale lavoro viene eseguito in 1 s, la potenza
▲ la potenza necessaria diviene 200 W: richiede una persona giovane e ben allenata.
 
= Energia Cinetica =
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