ENERGIA POTENZIALE Il lavoro compiuto da una forza è definito dalla relazione e nel caso della forza di attrito dinamico il suo valore dipende dalla lunghezza del percorso compiuto dalla massa (essendo il lavoro un’energia dissipata, “umanamente” è ben presente l’effetto della strisciata di una qualsiasi parte del corpo su una superficie!). Si consideri una massa m ferma ad un’altezza z1 rispetto alla superficie orizzontale del suolo: se tale massa cadesse verticalmente fino all’altezza z2 < z1, calcolare il valore del lavoro compiuto dalla forza peso responsabile del moto. La rappresentazione del diagramma di corpo libero, in un riferimento come in figura, condurrebbe al calcolo Vittorio Mussino: vittorio.mussino@polito.it Dipartimento di Fisica – Politecnico di Torino vittorio.mussino@polito.it Vittorio Mussino: vittorio.mussino@polito.it

La [unità di misura] dell’energia potenziale è il joule (J) Per il principio di omogeneità delle equazioni fisiche, il primo membro ha le dimensioni di un’energia e tale dimensione deve anche essere quella dei singoli termini del secondo. L’energia funzione della posizione si dice “energia potenziale” e nel caso della forza peso la sua energia potenziale vale Dalla relazione (1) si deduce che il lavoro della forza peso non dipende dal tipo di traiettoria seguita per passare dal livello z1 (posizione iniziale A) al livello z2 (posizione finale B), ma dipende unicamente dalla differenza di energia potenziale legata alla posizione iniziale A ed alla posizione finale B La [unità di misura] dell’energia potenziale è il joule (J) Vittorio Mussino: vittorio.mussino@polito.it Dipartimento di Fisica – Politecnico di Torino vittorio.mussino@polito.it Vittorio Mussino: vittorio.mussino@polito.it

Le forze, il cui lavoro che è indipendente dal tipo di traiettoria percorsa dalla massa alla quale sono applicate, si dicono “forze conservative”. Una massa, ferma ad un’altezza h rispetto al suolo, possiede un’energia potenziale UP che viene trasformata in energia cinetica T quando cade. Durante il moto, la percentuale delle due energie dipende dall’altezza (per UP) e dalla velocità (per T). Quando la massa si ferma al suolo, l’energia potenziale si è trasformata totalmente in energia cinetica se non esistono forze dissipative (ad esempio forze di attrito). Sono forze conservative la forza peso, la forza elastica, la forza elettrostatica (cariche ferme). Sono forze non conservative le forze di attrito (in generale tutte le forze passive), la forza esercitata dal campo magnetico. Vittorio Mussino: vittorio.mussino@polito.it Dipartimento di Fisica – Politecnico di Torino vittorio.mussino@polito.it Vittorio Mussino: vittorio.mussino@polito.it

I concetti di forza conservativa e di energia potenziale enunciano una identica caratteristica fisica: nella definizione del primo concetto è implicito il secondo e viceversa. Se indichiamo la generica energia potenziale con al lettera U, il lavoro della forze conservative è espresso dalla una relazione Ricapitolando Per una forza di tipo conservativo è possibile calcolare il lavoro sfruttando sia il teorema dell’energia cinetica sia quello dell’energia potenziale. Tale possibilità permette di enunciare il concetto di [energia meccanica] e della sua conservazione. Vittorio Mussino: vittorio.mussino@polito.it Dipartimento di Fisica – Politecnico di Torino vittorio.mussino@polito.it Vittorio Mussino: vittorio.mussino@polito.it