Volume 1

Problem solving Il motore a scoppio è una macchina in grado di trasformare: energia . in energia .. ed energia .. Lo schema (Fig. 1.6) mette in evidenza come l energia di posizione dell acqua contenuta nel bacino viene trasformata in altre forme di energia: l energia potenziale dell acqua durante la caduta si trasforma in energia cinetica che determina la rotazione delle turbine e quindi in energia meccanica che sarà poi trasformata in energia elettrica dall alternatore. importante osservare che l energia totale di un sistema rimane costante, cioè l energia non può essere né creata né distrutta, ma solo trasformata da una forma in un altra (paragrafo 1.3). Il lavoro è una grandezza fisica che viene definita come il prodotto della forza (F) agente su un corpo per lo spostamento (s) che il corpo subisce sotto la sua azione (Figg. 1.7 e 1.8). Il lavoro viene espresso dalla seguente relazione: L=F s (1.4) L = lavoro compiuto F = forza applicata al corpo s = spostamento subito dal corpo L unità di misura del lavoro è il joule. Il joule è l unità di misura del lavoro, dell energia e della quantità di calore nel SI. Un joule (J) è il lavoro prodotto dalla forza di 1 newton quando il suo punto di applicazione (Fig. 1.7) si sposta di 1 metro nella direzione della forza: 1J=1N 1m corpo C direzione della forza Forza F A Figura 1.7. Quando un corpo si sposta di 1 m sotto l azione di una forza di 1 N si produce un lavoro di 1 J. A = punto di applicazione della forza La forza (F) è direttamente proporzionale alla massa (m) del corpo e all accelerazione (a) che il corpo subisce sotto l azione della forza, secondo la seguente relazione: F=m a F = forza applicata al corpo m = massa del corpo (1.5) a = accelerazione subita dal corpo Nel SI, l unità di misura della forza è il newton (N). Un newton è quella forza che, applicata ad un corpo di massa 1 kg, gli imprime un accelerazione di 1m/s2 nella stessa direzione della forza: 1 N = 1 kg m/s2. Figura 1.8. Sgommata: durante l accelerazione il motore trasferisce alla ruota una forza crescente che, se non è controbilanciata da un ugual forza di attrito suolo/terreno, determina lo slittamento con perdita di energia cinetica e minore accelerazione del mezzo. 26 1. 33 Relazione tra massa ed energia Come è stato accennato nel paragrafo 1.2, ogni forma di energia può essere trasformata in un altra e la somma totale dell energia di un sistema rimane costante nel tempo: cioè l energia totale presente in tutto l universo rimane costante. Questo concetto è ben espresso nel principio di conservazione dell energia di Von Helmholtz.