Principiu di l'energia meccanica di u travagliu
U teorema di l'energia cinetica di u travagliu dice chì u travagliu nettu o u travagliu fattu da a forza netta hè uguale à a variazione di l'energia cinetica.
W netta = TO t – TO o = 1⁄2 m(v t 2 – v o 2 )
W netta = Ci sò dui tipi di forze, vale à dì a forza cunservativa è a forza micca cunservativa. Cusì, u travagliu nettu pò esse cunsideratu cum'è cumpostu da u travagliu fattu da una forza cunservativa è u travagliu fattu da una forza micca cunservativa.
W c + W nc = ΔKE
U travagliu fattu da una forza cunservativa hè uguale à a variazione negativa di l'energia putenziale:
W c = -ΔPE
– ΔPE + W nc = ΔKE
W nc = ΔPE + ΔKE
Wnc = ΔME
L'equazione sopra dice chì u travagliu fattu da una forza micca cunservativa nantu à un ughjettu hè uguale à u cambiamentu di l'energia meccanica di l'ughjettu. Energia meccanica = energia putenziale + energia cinetica. L'energia putenziale pò piglià a forma di energia putenziale gravitaziunale o energia putenziale elastica.
Esempiu di quistione: U teorema di l'energia meccanica di u travagliu
Una scatula di 2 kg si move inizialmente à una velocità di 10 m/s. Pocu dopu, a scatula si ferma. U coefficientu di attritu cineticu trà a scatula è u pianu hè 0.2. L'accelerazione gravitazionale hè 10 m/s² . Quantu hè u spustamentu di a scatula ?
Discussion:
Identificatu: m = 2 kg, v o = 10 m/s, vt = 0, k = 0.2, w = mg = (1 kg)(10 m/s 2 ) = 10 kg m/s 2 = 10 Newton,
Dumandatu: a quantità di u spustamentu (s) di a scatula
U teorema di l'energia meccanica di u travagliu:
W nc = ΔME
W nc = ΔPE + ΔKE
L'altezza (h) ferma custante o ùn ci hè micca cambiamentu in l'altezza, dunque ùn ci hè micca cambiamentu in l'energia potenziale gravitazionale.
Wnc = ΔKE
U travagliu fattu da a forza di attritu cinetica hè:
W nc = – f k s = μ k N -s = μ k w -s = μ k mg -s
W nc = – (0.2)(2)(10)(s) = – (4)(s)
A forza di frizione cinetica face un travagliu negativu (a forza di frizione cinetica hè in a direzzione opposta à u spustamentu di l'ughjettu)
Variazione di l'energia cinetica:
ΔKE = 1⁄2 m (v t² – v o² ) = 1⁄2 (2)(0² – 10² ) = (0 – 100) = – 100
Spostamentu di l'ughjettu:
W nc = ΔKE
– (4)(s) = – 100
s = – 100 / – 4 = 25 metri
20 dumande cuncettuali è risposte nantu à u principiu di l'energia meccanica di u travagliu:
1. Quistione: Chì ghjè u principiu di l'energia meccanica di u travagliu? Risposta: U principiu di l'energia meccanica di u travagliu dice chì u travagliu fattu nantu à un ughjettu hè uguale à u cambiamentu di a so energia meccanica.
2. Quistione: Cumu hè definitu u travagliu in fisica? Risposta: U travagliu hè definitu cum'è u pruduttu di a forza applicata à un ughjettu è a distanza chì si move in a direzzione di a forza.
3. Quistione: Chì custituisce l'energia meccanica? Risposta: L'energia meccanica hè custituita da l'energia cinetica è l'energia putenziale di un ughjettu.
4. Quistione: In assenza di forze micca cunservative, chì si pò dì di l'energia meccanica tutale di un sistema chjusu? Risposta: L'energia meccanica tutale ferma custante.
5. Quistione: Date un esempiu di forza cunservativa. Risposta: A forza gravitazionale hè un esempiu di forza cunservativa.
6. Quistione: Cumu hè diversa l'energia putenziale da l'energia cinetica? Risposta: L'energia putenziale hè l'energia duvuta à a pusizione, cum'è l'altezza sopra à a terra, mentre chì l'energia cinetica hè duvuta à u muvimentu.
7. Quistione: Cumu si mette in relazione u travagliu fattu da una forza cunservativa cù l'energia putenziale? Risposta: U travagliu fattu da una forza cunservativa hè uguale à u cambiamentu negativu di l'energia putenziale.
9. Quistione: Cumu u principiu di l'energia meccanica di u travagliu spiega a cunversione di l'energia putenziale in energia cinetica in un oggettu in caduta libera? Risposta: Quandu un oggettu cade, a so energia putenziale diminuisce è a so energia cinetica aumenta di una quantità equivalente, mantenendu l'energia meccanica tutale custante.
10. Quistione: Chì succede à l'energia meccanica di un sistema quandu e forze micca cunservative, cum'è l'attritu, agiscenu nantu à ellu? Risposta: L'energia meccanica diminuisce perchè e forze micca cunservative dissipanu l'energia, spessu cum'è calore.
11. Quistione: L'energia meccanica di un sistema pò aumentà? Risposta: Iè, quandu u travagliu esternu hè fattu nantu à u sistema.
12. Quistione: Cumu hè ligatu u cuncettu di travagliu à l'energia? Risposta: U travagliu hè u mezzu per u quale l'energia hè trasferita o trasfurmata in un sistema.
13. Quistione: Sè un ughjettu si move à una velocità custante, chì si pò dì di u travagliu nettu fattu annantu à ellu? Risposta: U travagliu nettu fattu annantu à ellu hè zeru perchè ùn ci hè micca accelerazione.
15. Quistione: Perchè una molla cumpressa hà energia putenziale? Risposta: Quandu una molla hè cumpressa, si face un travagliu annantu à ella, chì hè immagazzinatu cum'è energia putenziale. Questa energia pò esse liberata quandu a molla hè lasciata andà.
16. Quistione: Chì ghjè u teorema di l'energia-travagliu? Risposta: U teorema di l'energia-travagliu dice chì u travagliu fattu nantu à un ughjettu hè uguale à u cambiamentu di a so energia cinetica.
17. Quistione: Cumu hè ligata a putenza à u travagliu? Risposta: A putenza hè a velocità à a quale u travagliu hè fattu o l'energia hè trasferita. Hè calculata cum'è , induve hè u travagliu è hè u tempu.
18. Quistione: U travagliu pò avè un valore negativu? Risposta: Iè, u travagliu hè negativu quandu a forza è a direzzione di u muvimentu sò opposte.
19. Quistione: Sè l'angulu trà a forza è a direzzione di u muvimentu hè di 90 gradi, chì hè u travagliu fattu ? Risposta: U travagliu fattu hè zeru perchè a forza ùn hà micca cumpunente in a direzzione di u muvimentu.
20. Quistione: Cumu una macchina simplice, cum'è una leva, facilita u travagliu? Risposta: Una leva ùn cambia micca u travagliu tutale fattu ma cambia u modu in cui a forza hè applicata, rendendu u compitu più gestibile o efficiente.
U cuncettu di travagliu è u principiu di l'energia meccanica sò fundamentali in fisica è furniscenu una cunniscenza fundamentale di cumu l'energia hè trasferita è trasfurmata in diversi sistemi.
