In questo corso vedremo insieme il concetto di lavoro e il concetto di energia in fisica.
Partiremo dalla definizione del lavoro come prodotto scalare tra una forza e uno spostamento che sono due vettori. Essendo un prodotto scalare il risultato è uno scalare cioè un numero con la sua unità di misura che è il Joule. Pur essendoci presente una forza il lavoro può essere nullo se lo spostamento è ortogonale alla forza perché come sappiamo il prodotto scalare di due vettori ortogonali è nullo. Questo è il caso per esempio di un pianeta in orbita circolare intorno ad una stella. Il lavoro è nullo ed è per questo che come vedremo tra poco il pianeta può orbitare teoricamente per sempre intorno alla sua stella.
Vedremo infatti l’importante teorema sul lavoro ed energia cinetica (1/2mv2) che in sostanza ci dice che quando constatiamo una differenza di energia cinetica in un corpo allora lì è stato compiuto un lavoro. Il lavoro è in sostanza equivalente alla variazione di energia cinetica riscontrata. Questo importantissimo teorema è valido in qualsiasi Sistema di riferimento così come la seconda legge della dinamica e per questo motivo si dice in fisica che è un invariante.
Passeremo poi ad analizzare la formula della energia potenziale gravitazionale sulla superficie Terrestre di espressione mgh e la formula della energia potenziale elastica racchiusa in una molla compressa o allungata.
L’unità di misura della energia è sempre il joule che la rende equivalente da un punto di vista fisico al lavoro. L’energia di un Sistema è in sostanza un numero espresso in joule che ci dice quale è la capacità di compiere lavoro associata a quel Sistema.
Ci sposteremo poi sull’argomento delle forze conservative e delle forze non conservative dandone le definizioni appropriate. Un esempio di forza conservative è la forza gravitazionale, mentre ad esempio una forza non conservativa è costituita dall’attrito.
Infine, vedremo come si può generalizzare il teorema dell’energia cinetica che abbiamo visto all’inizio all’energia meccanica totale (somma della energia cinetica e della energia potenziale) che si conserva in un sistema in cui agiscono solo forze conservative.
