Fis

ica

App

licat

a, A

rea

Tecn

ica,

M. R

uspa

LAVORO ed ENERGIA

Fis

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a, A

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Tecn

ica,

M. R

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LAVORO

>> Unita’ di misura nel S.I.

Δs F

Δs F

F Δs

m

F F s

Se la forza e’ costante durante lo spostamento

Fis

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ESERCIZIO Un infermiere spinge un paziente di 72 kg su una barella di 15 Kg, conferendo a questa un’accelerazione di 0.6 m/s2. a. Calcolare la forza applicata alla barella. b. Quanto lavoro compie l’infermiere spingendo la barella per un tratto di 2.5 m? c. Esprimere i J in funzione delle unità di misura fondamentali del SI

Fis

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M. R

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LAVORO DELLA FORZA PESO

Fis

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Tecn

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M. R

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ENERGIA

•  Rappresenta la capacità che un corpo ha di compiere lavoro.

•  Concetto comune a molti campi della fisica, può presentarsi in molteplici forme: •  energia associata a un corpo in movimento (energia cinetica)

•  energia associata alla posizione di un corpo (energia potenziale)

•  energia di legame molecolare (energia chimica)

•  energia associata alla massa (energia nucleare, E=mc2)

•  energia termica e calore

•  .........

•  Ogni processo naturale coinvolge trasformazioni di energia.

•  In un sistema isolato l’energia totale si conserva sempre (principio di conservazione dell’energia).

Fis

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App

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a, A

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ENERGIA CINETICA

Un corpo che si muove a velocita’ v possiede in virtu’ della sua velocita’ la capacita’ di compiere un lavoro (per esempio se va a sbattere)

Fis

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ENERGIA CINETICA e LAVORO

Se si compie lavoro su un corpo si modifica la sua energia cinetica

L = (Ec)fin – (Ec)in

Se il lavoro e’ motore (L>0) l’energia cinetica del corpo aumenta

Se il lavoro e’ resistente (L<0) l’energia cinetica del corpo diminuisce

Se su un corpo agiscono piu’ forze L e’ il lavoro totale, ossia la somma dei lavori compiuti dalle singole forze!

Fis

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ENERGIA POTENZIALE

GRAVITAZIONALE

Un corpo sollevato ad altezza h possiede la capacita’ di compiere lavoro in virtu’ del proprio peso

h

L = (Ep)in – (Ep)fin

Fis

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•  Unita’ di misura di Ec

•  Unita’ di misura di EP

VERIFICA DIMENSIONALE

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In assenza di attrito riuscirà la macchinina a risalire il punto 2, partendo dal punto 1 con velocità nulla?

1 2

y

Una macchina si muove a velocità costante per 10 km. La forza risultante che agisce su di esso compie lavoro?

E’ possibile che un elefante che si muove lentamente abbia energia cinetica maggiore di un’antilope che si muove velocemente?

QUALCHE DOMANDA ….

Fis

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M. R

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ENERGIA MECCANICA

>> Unita’ di misura nel S.I.

ET = EC + EP

Se un corpo e’ soggetto alla sola forza peso (no attrito) l’energia meccanica totale resta costante.

[PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA MECCANICA]

Fis

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APPLICAZIONE DEL PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DI ET

EC EP ET

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POTENZA MECCANICA

>> Unita’ di misura nel S.I.

La potenza rappresenta il lavoro compiuto da una forza nell’unità di tempo

Fis

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STATICA

Fis

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CONDIZIONE DI EQUILIBRIO

F2

F1

Il corpo rimane in stato di quite?

Corpo esteso

F1

F2

Punto materiale

Il punto rimane fermo?

Fis

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IL MOMENTO MECCANICO

Il momento di una forza rappresenta la capacita’ di una forza di produrre una rotazione

F

fulcro

F

FM>0 rotazione antioraria M<0 rotazione oraria

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CONDIZIONE DI EQUILIBRIO DI UN CORPO RIGIDO

1.  La risultante delle forze che agiscono su un corpo deve essere nulla

2.  La risultante dei momenti di tutte le forze

I momenti possono essere calcolati rispetto a un punto qualunque (ma il punto deve essere lo stesso per tutti i momenti!)

equilibrio traslazionale

equilibrio rotazionale

Fis

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uspa

UNA DOMANDA…

Se manteniamo orizzontale il braccio con un peso in mano sentiamo che lo sforzo muscolare rispetto al caso in cui lo manteniamo ad esempio a 45° rispetto al busto. Perche’?

Fis

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Tecn

ica,

M. R

uspa

LE LEVE Una leva e’ costituita da un’asta rigida appoggiata su punto fisso (FULCRO) e sottoposta a due forze: forza motrice (Fm) e forza resistente (Fr)

Fr

br bm

Fm

R

Fis

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M. R

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GUADAGNO DI UNA LEVA

Fr

br bm

Fm

R

€

G =FrFm

Fis

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TIPI DI LEVE

Fr

br bm

Fm

br

Fr

Fm

bm

br

Fm

Leve del I TIPO

Leve del II TIPO Leve del III TIPO bm

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LEVE DEL CORPO UMANO

Fis

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ESERCIZIO

T

Se il peso P dell’avambraccio e’ 12 N ed e’ applicato ad una distanza di 15 cm dal gomito, determinare la tensione T esercitata dal muscolo bicipite e la forza di reazione R esercitata dal gomito

Fis

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BARICENTRO Punto di applicazione della forza peso

Nei solidi omogenei di forma regolare e’ il centro di simmetria del corpo.

Se il corpo e’ rigido e’ un punto fisso rispetto al corpo; se il corpo e’ flessibile la sua posizione dipende dalla postura.

In un uomo in posizione eretta si trova a livello della II vertebra sacrale e la verticale passante per esso cade circa 3 cm davanti alla caviglia.

Fis

ica

App

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ica,

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EQUILIBRIO FERMO SU

UN PIANO ORIZZONTALE

Un corpo sta in equilibrio su un piano orizzontale se la verticale passante per il baricentro cade all’interno della sua superficie di appoggio