Spieghiamo cos'è l'energia in fisica, cos'è l'energia potenziale e cinetica. Inoltre, come agisce la forza e cos'è il lavoro.
Che cos'è l'energia?
In fisico, ci riferiamo all'energia come alla capacità di un sistema o di un fenomeno di svolgere un determinato lavoro. La parola energia deriva dal grecoenergico che significa "forza d'azione" o "forza di lavoro". È un concetto ampiamente utilizzato in questa scienza e in altre in generale, con significati e significati diversi.
Questa capacità di svolgere un lavoro è fondamentale nell'interesse della fisica per l'energia, poiché questa disciplina studia i sistemi del natura come azioni e reazioni in cui la materia è interrelata e l'energia si trasferisce da un sistema all'altro, da una forma all'altra.
Infatti l'energia è governata secondo la Seconda Legge della Termodinamica (in Meccanica classica, cioè Newtoniana), la quale stabilisce che la quantità di energia deluniverso è sempre stabile, permanente e non può essere né creato né distrutto, ma solo trasformato.
D'altra parte, nella meccanica relativistica, governata dallaTeoria della relatività Albert Einstein, energia e massa avere una relazione più stretta che definisce la famosa equazione E = m.c2, cioè, l'energia è uguale alla massa per i tempivelocità della luce quadrato. Quindi, tutti i corpi, semplicemente perché sono composti di materia, hanno una quantità di energia data dall'equazione di Einstein.
D'altra parte, l'energia (E) e il lavoro (W) sono equivalenti, quindi sono misurati nello stesso tipo di unità: Joule o Joule (J), cioè Newton per metro (N / m).
Energia potenziale
L'energia potenziale è associata a un corpo oa un sistema fisico determinato in virtù della sua posizione o della sua altezza, cioè in base a un campo di forze in cui è immerso. Questo tipo di energia può essere classificata in:
- Energia potenziale gravitazionale. È l'energia che possiede un corpo massiccio quando è immerso in un campo gravitazionale. I campi gravitazionali vengono creati attorno agli oggetti con masse molto grandi (come le masse di pianeti e il sole). Ad esempio, un'auto sulle montagne russe ha un'energia potenziale massima nella sua posizione di massima altezza perché è immersa nel campo gravitazionale della Terra. Una volta caduto, il carro perde quota e l'energia potenziale si trasforma in energia cinetica.
- Energia potenziale elettrostatica. Per quanto riguarda elettricità applica anche il concetto di energia potenziale, che può essere convertita in altre forme di energia, come cinetica, termico o luce, data l'enorme versatilità del elettromagnetismo. In questo caso l'energia risulta dal campo delle forze elettriche prodotte dalle particelle cariche.
- Energia potenziale elastica. L'energia potenziale elastica ha a che fare con la proprietà di elasticità della materia, che è la tendenza a riprendere la sua forma originaria dopo essere stata sottoposta a forze di deformazione maggiori della sua resistenza. Un chiaro esempio di energia elastica è quello di una molla che si allunga o si contrae a causa di una forza esterna e ritorna nella sua posizione originale una volta che tale forza non viene più applicata. Un altro esempio è il sistema arco e frecce. In quest'ultimo, l'energia potenziale elastica raggiunge il suo valore massimo quando l'arco viene disegnato tirando la fibra elastica, piegando leggermente il legno, ma con velocità ancora nulla. L'istante successivo l'energia potenziale diventa cinetica e la freccia viene lanciata a tutta velocità in avanti.
Energia cinetica
Un corpo che si muove a una certa velocità avrà energia cinetica associata.
L'energia cinetica è l'energia del movimento ed è solitamente indicata dai segniK, T oEcin quanto è estremamente importante per i vari campi della fisica. Un corpo che si muove a una certa velocità avrà energia cinetica associata.
L'energia cinetica è la chiave del concetto di temperatura, infatti la temperatura è l'energia cinetica del particelle che compongono uno di una sostanza o di un oggetto.
La formula tradizionale per calcolare l'energia cinetica di un corpo che si muove alla velocità (v) è la seguente:Ec = ½.m.v2
Forza
In fisica, forza È una grandezza vettoriale (dotata di direzione e senso) ed è in grado di modificare la quantità di movimento o la forma di un dato corpo o materiale. Non è equivalente a sforzo o energia.
La forza è misurata nel Sistema Internazionale da Newton (N). Un Newton è definito come la quantità di forza necessaria per accelerare un oggetto di massa 1 kg di 1 m/s2.
Lavoro
Nella fisica newtoniana (classica), il lavoro di una forza è definito come il prodotto della forza per la distanza attraverso la quale tale forza viene applicata.
Questo lavoro sarà pari alla quantità di energia necessaria per spostarlo rapidamente.
Il lavoro è rappresentato dal simboloW (di Ingleseopera), è una grandezza scalare (senza direzione) ed è espressa nelle stesse unità dell'energia (joule).