Come Calcolare L'Energia Potenziale Di Un Corpo

Tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Con il termine di energia potenziale di un oggetto, si intende l'energia che questo stesso oggetto possiede a causa della sua posizione a discapito di un campo di forze a lui riferite. Nel caso si tratti di un sistema, l'energia potenziale può dipendere dalla disposizione degli elementi che lo compongono. Si può vedere l'energia potenziale anche come la capacità di un oggetto, oppure, come detto in precedenza di un sistema, di trasformare la propria energia in un'altra forma di energia, come ad esempio l'energia cinetica. L'energia non si distrugge, ma di fatti si trasforma e si trasferisce da un corpo energetico a l'altro. A seconda della posizione di un ente esso ha una determinata energia potenziale, che varia in base ad altezza, peso, forza o altri titpi di caratteristiche intrinseche. Se siete interessati a questa guida, non smettete allora di leggerla, perché in seguito vi verrà spiegato come calcolare l'energia potenziale di un corpo.

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Occorrente

  • Calcolatrice
  • Basi di fisica classica
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Energia potenziale gravitazionale

Nella nostra situazione, facciamo l'esempio di volere calcolare il valore dell'energia potenziale gravitazionale, per farlo, bisogna stabilire un piano di riferimento. Fin dal diciassettesimo secolo l'energia gravitazionale è stata oggetto di studi, soprattutto da parte di scienziati del calibro di Newton. Poniamo che in una regione di spazio siano presenti una qualche forza ed un oggetto che è sensibile alla presenza della forza stessa, allora l'energia potenziale (associata alla forza) posseduta dall'oggetto è definita come la differenza tra l'energia che esso possiede. Ora possiamo fare un esempio: per sollevare una palla da bowling e riporla nel suo scaffale, bisogna compiere un lavoro che imprime alla palla un'energia cinetica. Una volta sullo scaffale, però, la palla ha energia cinetica uguale a zero, proprio come quando era a terra. Ma l'energia creata non è comunque andata persa nello spazio, ricordando il primo principio della termodinamica.

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Relazione fra energia potenziale e cinetica

Da questo esempio citato nel passo precedente, ossia nel passo 1 si può dedurre che l'energia cinetica può trasformasi in energia potenziale e successivamente la stessa energia potenziale può trasformarsi in energia cinetica; inoltre definiamo l'energia potenziale con il termine di "conservativa", poiché è un'energia che può essere "immagazzinata" in qualsiasi corpo senza che cambi di intensità se non quando viene rotto l'equilibrio. La relazione tra energia potenziale e cinetica è fondamentale in quanto chiave di volta per il passaggio da fisica statica a dinamica.

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Formula matematica

La formula generale dell'energia potenziale è dettata dall'equazione: U=m*g*h dove si rappresenta la massa del corpo che si sta prendendo in considerazione, g l'accelerazione di gravità e h l'altezza a cui è posto l'oggetto. Se un corpo di massa è posto in prossimità della superficie terrestre, ad un'altezza rispetto ad una quota di riferimento scelta arbitrariamente, esso ha un'energia potenziale. Secondo lo stesso concetto, un corpo alzandosi una determinata altezza da terra acquista energia, che successivamente andrà a sprigionare nella sua successiva caduta verso il suolo. In precedenza vi sono stati elencati e spiegati, alcuni concetti fondamentali per comprendere il calcolo relativo all'energia potenziale di un corpo. Se siete particolarmente interessarti all'argomento, farete sicuramente bene a leggere altre cose a riguardo, in modo da approfondire il tutto.

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Esempi fisici

La teoria sull'energia gravitazionale è fondamentale per lo studio di numerosi schemi esemplificativi del modello reale. Ad esempio, uno dei problemi più diffusi è quello del piano inclinato, schema nel quale, oltre al riferimento di altezza, non va dimenticata l'incidenza che ha l'inclinazione nel calcolo dell'energia. Un altro modello può essere quello della molla con un peso. In uno schema di questo tipo, invece, si andrà ad aggiungere un'aliquota -kx pari alla forza che la molla imprime sul peso stesso. Un ultimo esempio che vi poniamo, forse il più complicato, ma sicuramente quello più interessante, è quello delle carrucole. Un sistema del genere, infatti, aggiunge agli elementi già citati un coefficiente di difficoltà maggiore dovuto alle aliquote di attrito e rotazione.

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Immaginate ogni corpo come un punto materiale capaca di immagazzinare una forza pari al suo peso.
Alcuni link che potrebbero esserti utili:

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