ENERGIA CINETICA ED ENERGIA DI POTENZIALE - Energia potenziale - Energia cinetica

ENERGIA CINETICA ED ENERGIA DI POTENZIALE

Energia cinetica

L'energia cinetica è la forma di energia posseduta da un corpo in movimento. La quantità di energia cinetica di un corpo può essere espressa mediante la relazione

E = 1mv²

dove m indica la massa del corpo e v² è 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)d

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

La relazione che sussiste tra energia cinetica ed energia potenziale e tra i concetti di forza, distanza, accelerazione ed energia diviene intuitiva se pensiamo a come variano queste grandezze fisiche in situazioni comuni, come il lancio di un oggetto o la caduta di un grave. Per sollevare un oggetto da una superficie d'appoggio, ad esempio, è necessario applicare una forza verticale, diretta verso l'alto, in modo da vincere la forza di gravità. Questa forza compie un lavoro che viene immagazzinato dal corpo sotto forma di energia, in particolare sotto forma di energia potenziale (in questo caso, gravitazionale). Se si lascia cadere l'oggetto, l'energia potenziale da esso posseduta viene gradualmente convertita in energia cinetica. Nel punto di massima altezza il corpo possiede solo energia potenziale, mentre nell'istante in cui tocca il terreno, dopo la caduta, tutta l'energia è di tipo cinetico.

Energia potenziale

L'energia potenziale è l'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.

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.