Unità 10 L’ENERGIA E LE SUE FORME Il lavoro e l’energia 1 Che cos’è il lavoro in fisica?  Quali forme assume l’energia?  Che cosa esprime la potenza?  Lavoro ed energia sono due termini che spesso colleghiamo nella nostra vita di tutti i giorni: quando consideriamo, per esempio, che per svolgere un determinato compito, un’attività fisica, o mentale, abbiamo bisogno di una certa energia, o quando pensiamo a quanta energia, forza e resistenza debbano avere gli atleti per compiere le loro rispettive specialità. Anche in fisica questi termini sono collegati, ma indicano grandezze ben precise, in relazione tra loro secondo leggi ben determinate. CHE COS’È IL LAVORO Siamo soliti considerare lavoro qualsiasi attività che richieda un impegno, fisico o mentale: lavoriamo, per esempio, quando studiamo per prepararci per un’interrogazione, o se stiamo costruendo o riparando qualcosa, quando puliamo o mettiamo in ordine una stanza, e così via. Inoltre, diciamo che svolgono un lavoro l’operaio, il medico, l’agricoltore. In fisica, invece, si definisce . di una forza il prodotto della forza applicata per lo spostamento che essa provoca nella stessa sua direzione lavoro Lavoro Si tratta quindi di un termine che ha un significato molto più specifico, e in parte diverso, rispetto a quando lo si usa nel linguaggio di tutti i giorni. Non solo è utilizzato esclusivamente in relazione allo spostamento prodotto da una forza, quindi a un fenomeno ben preciso, concreto e misurabile, ma occorre anche prestare attenzione a quale spostamento si considera: . contribuisce a determinare il lavoro compiuto da una forza solo lo spostamento che si verifica nella stessa direzione della forza applicata   io studio   Il ( ) compiuto da una forza è lo spostamento che essa provoca nella direzione della forza stessa. lavoro work    › pagina 161   Per esempio, quando applichiamo forza muscolare per sollevare una valigia compiamo un lavoro, perché la forza che applichiamo verso l’alto produce uno spostamento della valigia nella stessa direzione ; se, però, usiamo la stessa forza per tenere ferma la valigia a una certa altezza da terra, non compiamo lavoro, perché non vi è spostamento del corpo ; non esercita un lavoro neppure la forza con cui teniamo sollevata la valigia mentre, camminando, la spostiamo, perché lo spostamento della valigia non avviene nella direzione della forza applicata verso l’alto ed è, invece, la forza usata per camminare a produrre il lavoro che sposta la valigia . (1) (2) (3) (1) (2) (3) Dalla formula risulta che il . Questo significa che per spostare un corpo a una distanza doppia è necessario un lavoro doppio, e che una forza di intensità doppia che produce uno spostamento uguale compie un lavoro doppio. , che deriva dalle unità di misura di forza e spostamento, cioè il newton e il metro: infatti 1 joule equivale al lavoro compiuto da una forza di 1 newton per ottenere lo spostamento di 1 metro. L = F × s lavoro è direttamente proporzionale all’intensità della forza e allo spostamento prodotto L’unità di misura del lavoro nel Sistema Internazionale è il (J) joule Quando, come spesso accade, la forza viene espressa in chilogrammo-peso e non in newton, il lavoro viene indicato con un’altra unità di misura, il ( ), che equivale al lavoro compiuto da una forza-peso di 1 chilogrammo-peso che ottiene lo spostamento di 1 metro del corpo a cui è applicata, nella sua stessa direzione. Poiché 1 chilogrammo-peso equivale a 9,8 N, 1 chilogrammetro equivale a 9,8 J. chilogrammetro kgm   io studio   Il ( ) è l’unità di misura del lavoro. joule joule  Supponiamo che questo montacarichi abbia sollevato di 20 m un container del peso di 800 kg: per calcolare il lavoro svolto, in joule, basta moltiplicare il numero dei chilogrammetri per 9,8.  L = 800 kg × 20 m = 16 000 kgm, ossia 156 800 J.