Energia meccanica: quello che devi sapere

In questo articolo ci concentreremo sull’energia meccanica e sulle teorie e teoremi che regolano il movimento e la potenza di un corpo. Si tratta di concetti importanti della Fisica, applicabili e applicati nell’Ingegneria e in molte altre discipline. L’energia meccanica è assimilabile e connessa all’energia cinetica. Iniziamo questo viaggio nelle definizioni dei diversi concetti.

Definizione di energia meccanica

Quando parliamo di questo principio fondamentale ci stiamo riferendo all’energia di un corpo, definita con la lettera o simbolo E, che si ottiene sommando l’energia cinetica e l’energia potenziale. La formula che illustra questo valore è la seguente:

E = K + U

Ma attenzione! Chiunque possieda solide nozioni di Fisica è a conoscenza del fatto che un’energia ha la possibilità di trasformarsi in un’altra tipologia di energia. Ma in questo paragrafo concentriamoci su quella meccanica. Nonostante si ottenga dalla somma di K (energia cinetica) più U (energia potenziale) non si tratta di una nuova forma di energia, ma solo della soma di queste due, che possiede un’unità di misura specifica, espressa in joule.

Perché è utile definire l’energia meccanica? Perché il rapporto tra l’energia potenziale e cinetica riveste grande importanza per lo studio del principio di conservazione dell’energia.

Il lavoro (energia trasferita ad un corpo tramite le forze che agiscono su di tale corpo) modifica l’energia cinetica di un corpo.

Tipi di energia

Entrando in contatto con il concetto di energia potenziale siamo anche a conoscenza del fatto che una forza conservativa (quando il lavoro prodotto da tale forza lungo un cammino delimitato è nullo) è uguale alla differenza di energia potenziale cambiata di segno.

Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma, questa massima che si è spinta fino al limite del filosofico, in realtà è parte del mondo della fisica. Cercheremo di darti una definizione più chiara:

Il principio di conservazione dell’energia afferma che l’energia non si crea e non si può distruggere. Viene invece trasformata, passando da una forma all’altra senza perdere la sua quantità totale, in un rapporto costante.

Ecco quali sono le forme che può assumere l’energia:

• Energia muscolare
• Energia idrica
• Energia chimica
• Energia termica

Ed ecco un esempio di principio di conservazione. L’energia termica solare provoca evaporazione dell’acqua che crea tramite calore forma le nuvole. Le acque piovane alimentano le dighe scorrendo velocemente tramite le condutture e causando il movimento delle pale, in questo caso l’energia potenziale si trasforma in cinetica, ma addirittura si produce energia meccanica che si trasforma in energia elettrica.

Esempi di applicazione

La stretta relazione tra energia meccanica ed energia cinetica è dimostrabile con un esempio. Una palla posta in bilico su un piano sfrutterà il massimo dell’energia potenziale ma non avrà nessuna energia cinetica. Nel momento in cui la palla cade da un piano aumenterà l’energia cinetica e quella potenziale diminuirà. Quando la palla giunge a terra avrà toccato il massimo della sua energia cinetica e avrà energia potenziale pari a zero. Questo valore e relazione costante che intercorre tra le due energie è proprio l’energia meccanica.

Possiamo quindi trarre un’importante conclusione:

Se non vi è attrito l’energia meccanica di un corpo, che si ricava dalla somma tra potenziale e cinetica, si presenta costante, queste due si trasformano in modo continuativo l’una nell’altra senza modificare il loro valore complessivo

Nozioni base di energia cinetica

Non si può parlare di energia meccanica senza approfondire la cinetica, che si concentra sullo studio del moto dei corpi, cruciale per tutto il mondo della Fisica e non solo. Prima abbiamo introdotto il concetto di lavoro, definendolo. La forza che sposta e muove un corpo dipende comunque da altri due elementi di grande importanza: la velocità del corpo e la sua massa. L’energia cinetica è proporzionale alla massa del corpo (m), moltiplicata per il quadrato della sua velocità di movimento (v). Quando un corpo arresta il suo movimento e si ferma annulla l’energia cinetica.

È importante distinguere due tipi di energia cinetica:

• Traslazionale
• Rotazionale

La prima riguarda il movimento che corrisponde allo spostamento dell’oggetto stesso.

La seconda è una rotazione.

Quest’energia si definisce in joule.
Tutti questi concetti sono alla base di straordinarie rivoluzioni nel mondo odierno. L’approfondimento di studio in tali discipline sta aprendo grandi opportunità di applicazione, soprattutto in ambito ingegneristico ed energetico. Un esempio interessante è quello della discoteca che ha applicato alla pavimentazione un sistema di produzione di energia elettrica tramite quella cinetica.

Si tratta dell’Energia Sostenibile di Pavimentazione, una soluzione destinata ad essere sempre più richiesta grazie all’indice di sostenibilità ambientale e al fatto che consente di ottenere elettricità senza produrre inquinamento.

Studiare ingegneria: nuove frontiere dell’energia

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Quanto detto finora è solo un assaggio delle nozioni di Fisica che riuscirai ad apprendere e padroneggiare una volta frequentate le prime lezioni on line, immagina quante altre cose potrai imparare a fare. Buon lavoro!