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In tutti i fenomeni naturali avviene una trasformazione di energia da una forma
all'altra: il lavoro di una forza è una grandezza scalare che rappresenta
energia in trasformazione o in trasferimento.
Se una forza compie lavoro motore oppure resistente, significa che
è in atto un trasferimento di energia.
Un percorso chiuso è uno spostamento in cui il punto di inizio e di fine coincidono. Il lavoro della forza alla fine del percorso chiuso può essere nullo se:
Il lavoro della forza gravitazionale (diretta verso la Terra) su un satellite che si muove su un'orbita circolare è nullo in ogni punto del percorso del satellite, quindi è nullo anche alla fine del giro.
Il lavoro della forza gravitazionale (diretta verso la Terra) su un satellite che si muove su un'orbita ellittica è positivo quando il satellite si avvicina alla Terra, negativo quando se ne allontana. Alla fine del percorso chiuso il lavoro è nullo perché la forza gravitazionale è conservativa.
Consideriamo il rimbalzo di una palla sul pavimento: se l'urto è elastico, essa torna alla stessa quota da cui è partita, quindi il percorso è chiuso.
La forza di gravità è diretta verso il basso e compie quindi un lavoro
positivo durante la discesa, aumentando l'energia cinetica della palla.
Durante la salita essa compie un lavoro negativo, uguale e contrario che
diminuisce l'energia cinetica della palla.
Alla fine del percorso chiuso il lavoro è nullo: la forza gravitazionale è conservativa.
In realtà sulla palla ha agito anche una forza elastica nel breve istante di contatto con il pavimento, ma anche essa è una forza conservativa.
Non tutte le forze sono conservative: la resistenza dell'aria, per esempio, si oppone sempre allo spostamento e fa un lavoro resistente sia in discesa, sia in salita. Alla fine del percorso il lavoro della forza di resistenza dell'aria è necessariamente negativo: la resistenza dell'aria tende a far perdere energia cinetica alla palla, sia in salita, sia in discesa.
E' importante sapere se una forza è conservativa, ora che ci accingiamo a studiare le trasformazioni dell'energia.
Qualche forza conservativa | Qualche forza non conservativa |
Forza di gravità | Forza d'attrito |
Forza di richiamo di una molla (forza elastica) | Resistenza del mezzo |
Forza elettrostatica | Forza magnetica |
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