Forze Conservative ed Energia Potenziale
Forze conservative sono quelle per cui il lavoro compiuto per spostare un oggetto da un punto A a un punto B è indipendente dal percorso scelto.
Esempi di forze conservative La forza di gravità e la forza elastica sono esempi classici di forze conservative. Il lavoro della gravità dipende solo dalla differenza di altezza, non dal percorso seguito. La forza elastica è conservativa perché il lavoro per allungare una molla può essere recuperato integralmente quando essa torna alla posizione iniziale.
L'energia potenziale U è una forma di energia in cui viene immagazzinato il lavoro di una forza conservativa:
- Quando solleviamo un oggetto, aumentiamo la sua energia potenziale
- Quando l'oggetto cade, l'energia potenziale si trasforma in energia cinetica
Relazione tra lavoro e energia potenziale:
- Il lavoro compiuto da una forza conservativa è uguale alla variazione dell'energia potenziale cambiata di segno: L = -Uf−Ui = -ΔU
- Se un oggetto cade, la gravità compie lavoro positivo e l'energia potenziale diminuisce
- Se un oggetto viene sollevato, la gravità compie lavoro negativo e l'energia potenziale aumenta
Tipi di energia potenziale:
- Energia potenziale gravitazionale: U = mgh doveheˋl′altezzarispettoallivellodiriferimento
- Energia potenziale elastica: U = ½kx² dovekeˋlacostanteelasticaexeˋl′allungamento
Perché la forza elastica è conservativa? Quando allunghiamo una molla, compiamo un lavoro L = ½kx². Se la molla viene rilasciata, essa compirà esattamente lo stesso lavoro, trasformando l'energia potenziale elastica in altre forme di energia.
