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Energia e Lavoro nella Fisica

salve a tutti gente e bentornati su step by step con questa lezione iniziamo a trattare un argomento giusto un po importante così poco importante che si potrebbe dire che la fisica che conta davvero inizia soltanto adesso sto parlando dell'energia fatevi un giro anche un gresso di fisica e inizia da chiedere risucchiato la gente e ti piacciono le leggi di newton e aspettatevi ogni tipo di risposta compreso uno sputo in un occhio e un bel calcione rotule il motivo è sempre lo stesso le leggi della dinamica funzionano alla grandissima ma sono limitate in più appena complicate un pochino la situazione fare calcoli diventa davvero complicato con l'energia invece molti problemi diventano perlomeno trattabili senza bisogno di invocare divinità antropomorfe iniziamo quindi chiarendo subito una cosa sono sicuro che appena ho detto energia vi sono venute in mente cose molto [ __ ] tipo fulmini spade laser annunci né magiche contanti glitter ecco poi però quando vi mettete a fare gli esercizi vi chiedete dove sono finite le cose che luccicano l'energia è una cosa un pochino più sottile e più che altro invisibile per capirci anche se non è proprio la definizione corretta l'energia è una grandezza fisica che misura la capacità di un corpo di esercitare una forza di energia e realtà poi ce n'è di molti tipi diversi ognuno con una sua formula è una sua funzione e li vedremo tutti con calma per capire un po meglio come funziona l'energia prima però dobbiamo introdurre un alta grandezza ovvero il lavoro il lavoro importante perché è il ponte di collegamento tra la dinamica che già sapete è l'argomento energia vero e proprio per capire di cosa si tratta andiamo sul concreto mettiamo che stiate facendo la spesa per il cenone di natale e abbiate riempito il carrello ma prima di andare alla cassa vi ricordate che no kai mascarpone senza lattosio per dante il cugino tollerante quindi vi mettete nel reparto freschi e iniziate una corsa folle di 30 metri verso il mascarpone spingendo il vostro carrello con una forza di bordo 200 newton visto che la vostra forza agisce durante uno spostamento del carrello si dice che quella forza esercita del lavoro sul carrello per calcolare questo lavoro la formula è molto facile il lavoro si calcola come il prodotto scalare tra la forza esercitata sul carrello e lo spostamento del carrello se alle parole prodotto scalare nel vostro cervello è successo questo magari sarebbe il caso che vi facciate una bella endovena del nostro video sui vettori adesso poi vi faccio notare è giusto un paio di cose se siete particolarmente a digiuno di scalare e di vettori per prima cosa il lavoro è uno scalare va dai e seconda cosa è uguale a zero il due situazioni ovvero se lo spostamento è a zero ma dai alla seconda e poi caso importantissimo se la forza agisce perpendicolarmente allo spostamento questo vuol dire per esempio che se li mettete un macigno di due tonnellate sulle spalle e state fermi tenendolo in equilibrio per la fisica non state compiendo alcun lavoro perché non c'è nessuno spostamento quindi lavoro non vuol dire fatica intendiamoci un'altra cosa importante il lavoro può essere sia positivo che negativo positivo se la forza favorisce lo spostamento negativo se la forza si oppone allo spostamento detta in altro modo una forza che tenderebbe a far rallentare un corpo produce lavoro negativo su quel corpo una forza invece che lo farebbe accelerare produce un lavoro positivo l'unità di misura del lavoro è il giallo che equivale a un newton per m a e attenzione a una cosa non importante di più questa formula funziona benissimo ma solo se la forza che ci buttate dentro è costante cioè se la forza durante lo spostamento comincia ad aumentare o diminuire questa formula diventa utile quanto un pinguino al polo nord e potete buttarla via c'è un altro modo per calcolare il lavoro con le forze non costanti va meglio di voi ecco ok se siete arrivati fino a qui adesso fatemi un piacere non mandata indietro il video lo so cosa pensate sì tutto bello ma io non ho ancora capito che cos'è il lavoro e soprattutto a che cavolo mi serve dovete avere ancora un attimo di pazienza per capire che cos'è lavoro adesso dobbiamo vedere il primo tipo di energia a cui accennavo prima l'energia cinetica per vostra fortuna l'energia cinetica è il tipo di energia più facile da calcolare e soprattutto da capire l'energia cinetica come vi dice anche il nome è semplicemente l'energia che un corpo possiede quando si muove più velocemente si muove più energia avrà la formula è energia cinetica uguale a un mezzo massa per velocità del corpo al quadrato facile e pulito ok adesso finalmente possiamo mettere assieme queste due grandezze energia e lavoro per risolvere ogni dubbio alle gare lavoro d'energia cinetica c'è un teorema che vince il premio di teorema dal nome più brillante dell'anno ovvero il teorema dell'energia cinetica questo teorema è il pilastro centrale su cui si regge tutto l'argomento energia quindi mi raccomando occhi e orecchie avverte il teorema dell'energia cinetica si dice che il lavoro totale agente su un corpo è uguale alla variazione di energia cinetica di quel corpo ok togliamoci subito due o tre sassolini dalla scarpa e poi sbizzarriamoci con gli esempi intanto ho detto lavoro totale che in pratica vuol dire o la somma di tutti i lavori che agiscono sul corpo o in un altro modo il lavoro della somma di tutte le forze cioè lavoro della forza totale tanto sono la stessa cosa dall'altra parte invece abbiamo la differenza di energia cinetica e qua vi chiederete perché l'energia cinetica dovrebbe cambiare se c'è del lavoro beh il fatto che ci sia di mezzo un lavoro indica che abbiamo a che fare con delle forze e come lo zio isaac ci ricorda le forze fanno muovere le cose quindi è normale che l'energia cinetica cambi se c'è del lavoro di mezzo perché c'è una forza e la forza fa cambiare la velocità dei corpi alla fine dei conti il teorema dell'energia cinetica è la seconda legge di newton in incognito se ci pensate un attimo cioè non vi dice nulla di più di le forze muovono le cose però ovvero dice con stile e soprattutto senza vettori che è una bella rottura di scatole in meno ma la cosa più importante è che finalmente possiamo capire che cos'è questo benedetto lavoro il lavoro rappresenta semplicemente un modo per scambiare energia tre corpi facciamo un esempio e capiamo ci avete appena finito le superiori e dopo la maturità vi dedicate a uno dei riti di passaggio più antichi del mondo ovvero il lancio del dizionario di latino incendiato visto che siete pieni di energia riuscite a eseguire un lancio olimpionico spingendo il dizionario con una forza di 300 newton per 0,8 m prima di scagliarlo via una scia di fuoco visto che però in questi anni di liceo avete studiato fisica sapete benissimo che in questo caso potete ricorrere al teorema dell'energia cinetica il lavoro che il dizionario subisce è facile da calcolare è la forza esercitata da 100 newton per lo spostamento in cui agisce la forza cioè 0,8 m quindi alla fine dei conti 240 joule per il teorema dell'energia cinetica questi 240 joule sono anche la variazione di energia cinetica del vostro dizionario se ad inizio il dizionario e anche fermo il vostro delta e sarà semplicemente uguale all energia cinetica finale da cui volendo potete che ne so tirare fuori la velocità del dizionario nelle prossime elezioni vedremo altri tipi di energia poi ma per evitare ogni dubbio attenzione una cosa il lavoro non è un tipo di energia è soltanto un mezzo di scambio di energia a essere precisi è il mezzo di scambio che sfrutta le forze ci sono altri modi per scambiare energia tra corpi per esempio il calore è uno di questi però lo affronteremo più avanti bene adesso vi faccio notare una cosa abbiamo detto che il lavoro rappresenta uno scambio di energia per mezzo di una forza e dipende dallo spazio lungo cui agisce la forza benissimo però c'è da dire che manca un'informazione importante il lavoro non ci dice quanto velocemente viene scambiata l'energia ma soltanto quanta ne viene scambiata il rapporto tra lavoro e tempo impiegato per compiere lo scambio si chiama potenza tanto più grande è la potenza che incorpora esercitare più energia riesce a trasferire in un certo intervallo di tempo l'unità di misura del sistema internazionale per la potenza e il vate ovvero joule fatto secondo in realtà poi quando si va nel pratico saltano fuori altre unità di misura più vecchiotte che però la gente non si è stufata mai di usare non ditemi per esempio che non avete mai sentito dire che una macchina ha un motore da che ne so 80 cavalli nessuno sta insinuando che nel cofano ci siano davvero degli equini scalpitanti infatti 80 cavalli è solo un modo per indicare la potenza del motore un cavallo equivale a circa 735 vatte a giusto perché lo sappiate potete calcolare la potenza anche con questa formula potenza uguale a forza per velocità chiaramente questa formula funziona bene finché il corpo si muova velocità costante e finché la forza e costante altrimenti vi tocca il buon vecchio l fatto delta t bene e prima di concludere il video giusto una riflessione per gli universitari e per i liceali appassionati di meccanica che vogliono rimorchiare con la fisica vi siete appena diplomati e come regalo di maturità vostro zio vuole regalarvi un bel macchinone voi però siete stati ormai però matt i dati dalla fisica e avete un chiodo fisso per la potenza dei motori quindi la notte non dormite perché continua da chiedervi se raddoppiando la potenza del motore quindi probabilmente anche il prezzo in automatico si raddoppierà anche la velocità massima a cui può arrivare l'automobile purtroppo la risposta è no non perché è il motore di per sé magari non ce la possa fare ma perché a rompere le scatole nella pratica c'è una roba che si chiama resistenza aerodinamica cioè l'attrito con l'aria questa forza infatti aumenta col quadrato della velocità del corpo che si muove nell'aria perciò andando più veloci la resistenza aumenta anche più rapidamente della vostra velocità risultato potete pigiare sull'acceleratore come dei dannati ma finirete solo col sentire le grida di dolore dei poveri cavalli del vostro motore bene gente anche per oggi tutto seguite il video di esercizi del buon marco per la pratica e non dimenticatevi di iscrivervi al canale se il video che è stato utile ci vediamo presto ciao ciao [Musica]