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LAVORO E ENERGIA 1 - LAVORO E ENERGIA - CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA TOTALE - ENERGIA CINETICA E POTENZIALE - FORZE CONSERVATIVE E DISSIPATIVE - CONSERVAZIONE.

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1 LAVORO E ENERGIA 1 - LAVORO E ENERGIA - CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA TOTALE - ENERGIA CINETICA E POTENZIALE - FORZE CONSERVATIVE E DISSIPATIVE - CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA MECCANICA - EQUILIBRIO DI UN SISTEMA MECCANICO corso integrato FISICA - disciplina FISICA MEDICA Corso di Laurea in LOGOPEDIA LAVORO E ENERGIA

2 LAVORO 2 L = F s = F s cos F s [lavoro] = [M][L][t] –2 [L] = [M][L] 2 [t] –2 S.I. joule (J) = newton metro erg = dina cm C.G.S = joule = 10 7 erg

3 LAVORO E ENERGIA ENERGIA 3 capacità potenziale di compiere lavoro meccanico unità di misura unità di misura del LAVORO FORME di ENERGIA : (evidenziate direttamente o nelle trasformazioni da una forma all'altra) - cinetica - potenziale gravità - potenziale elastica - potenziale elettrica - termica (calore) - chimica - nucleare PRINCIPIO di CONSERVAZIONE dell'ENERGIA

4 LAVORO E ENERGIA 4 ENERGIA PRINCIPIO di CONSERVAZIONE dell'ENERGIA (sistema isolato) E totale = costante (sistema isolato) oppure E totale = 0

5 LAVORO E ENERGIA ENERGIA CINETICA 5 T = m v TEOREMA dell'ENERGIA CINETICA (conservazione dell'energia) L = T = T 2 – T 1 = m v – m v

6 LAVORO E ENERGIA 6 L = F s = m a s = m ENERGIA CINETICA L = T = T 2 – T 1 = m v – m v moto rettilineo uniformemente accelerato ( a = costante ) dimostrazione : a = = v t v 2 – v 1 t s = v media t = (v 1 + v 2 ) 2 t (v 2 – v 1 ) t (v 1 + v 2 ) 2 t = m(v 2 2 – v 1 2 ) 2 1 = Q.V.D. = m v 2 2 – m v 1 2 = T 2 – T 1 = T

7 LAVORO E ENERGIA FORZE CONSERVATIVE 7 x y z A B L A B = L A B = L A B =... (1) (1) (2) (2) (3) (3) oppure L linea chiusa = 0 L A B + L B A = 0 L A B = f (A,B) A x A, y A, z A B x B, y B, z B Il lavoro per passare da A a B dipende solo dal punto di partenza e dal punto di arrivo e non dal cammino seguito

8 LAVORO E ENERGIA 8 FORZE CONSERVATIVE ESEMPI : F = costante forza peso p = mg forza di gravità forza elettrostatica F = – K r forza elastica F 1/r 2 L A B = f (A,B) A x A, y A, z A B x B, y B, z B conseguenze formali ENERGIA POTENZIALE

9 LAVORO E ENERGIA ENERGIA POTENZIALE 9 L A B = f (A,B) A x A, y A, z A B x B, y B, z B L A B = f (A) – f (B) U(A) – U(B) U(x A,y A,z A ) – U(x B,y B,z B ) ENERGIA POTENZIALE U(x,y,z)

10 LAVORO E ENERGIA 10 CONDIZIONI di EQUILIBRIO di un SISTEMA MECCANICO U = 0 o U x U(x) instabile stabile indifferente

11 LAVORO E ENERGIA 11 ESEMPIO FORZE DISSIPATIVE forze di attrito F A = – f v FAFA A B s L AB = F A s = – F A s FAFA A B s L BA = F A s = – F A s (traiettoria chiusa) + L totale = – 2 F A s 0

12 LAVORO E ENERGIA ENERGIA POTENZIALE di GRAVITA' 12 p = m g forza peso hA hA A h = h A – h B hBhB linee di forza x y z suolo p = m g B L = p h = p h = mg h = mg h A – mg h B = U(A) – U(B) assumendo h B = 0, U(B) = 0 U(A) = mg h A in generale

13 LAVORO E ENERGIA 13 in generale : ENERGIA POTENZIALE di GRAVITA' ENERGIA POTENZIALE della FORZA PESO U = m g h dipende solo dall'altezza h rispetto al suolo (coordinata z), non dalle coordinate orizzontali x,y

14 LAVORO E ENERGIA CONSERVAZIONE dell'ENERGIA MECCANICA 14 CAMPO di FORZA CONSERVATIVO L = T = T 2 – T 1 L = U 1 – U 2 } T 1 + U 1 = T 2 + U 2 E totale = U + T = costante nel campo di forze peso :

15 LAVORO E ENERGIA 15 CONSERVAZIONE dell'ENERGIA MECCANICA nel campo di forze peso : E totale = U + T = costante 1 2 m g h + m v 2 = costante (sono trascurate le forze di attrito) esempio : caduta gravi idem per liquido che cade in un condotto: TEOREMA DI BERNOULLI

16 LAVORO E ENERGIA APPLICAZIONE 16 sistema circolatorio circuito chiuso campo di forze conservativo L = 0 L = T = 0 v = 0 campo di forze dissipativo L 0 L = v 0 forze di attrito : L < 0 < < v finale < v iniziale

17 LAVORO E ENERGIA POTENZA MECCANICA 17 POTENZA W= L t F s t = = F s t = F v [W] = [M][L] 2 [t] –2 [t] –1 = [M][L] 2 [t] –3 S.I. watt (W) = joule s –1 C.G.S. erg s –1 sistemi pratici kgmetro s –1, hp 1 hp = 75 kgm s –1 = 735 watt

18 LAVORO E ENERGIA 18 RENDIMENTO macchina T, U, Q L meccanico attriti perdita di energia < 1 (%) = L E totale 100 L = lavoro meccanico utile prodotto dalla macchina E totale = energia totale impiegata

19 LAVORO E ENERGIA LA POMPA CARDIACA 2 19 CUORE : muscolo energia potenziale chimica lavoro meccanico + calore < 100% processi biochimici all'origine della contrazione muscolare e quindi della produzione di energia


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