Capitolo 12: Energia – lavoro, energia cinetica, potenziale e conservazione

Descrizione

Questo capitolo introduce il concetto di energia come grandezza fisica capace di produrre lavoro e modificare lo stato di un sistema. Si analizzano le forme principali di energia meccanica (cinetica e potenziale), il lavoro svolto da una forza e il principio di conservazione dell’energia. Viene inoltre introdotto il concetto di energia dissipata e non conservativa.

Contenuti principali

• Lavoro di una forza costante: L = F · s · cos(θ)
• Energia cinetica: Eₖ = (1/2)mv²
• Energia potenziale gravitazionale ed elastica
• Principio di conservazione dell’energia meccanica
• Forze conservative e dissipative (attrito)
• Diagrammi energia-tempo o energia-spazio

Esercizi

1. Calcola il lavoro svolto da una forza di 20 N che agisce lungo uno spostamento di 5 m con un angolo di 30° rispetto alla direzione dello spostamento.
2. Determina l’energia cinetica di un corpo di massa 2 kg che si muove a 6 m/s.
3. Verifica la conservazione dell’energia in un oggetto che cade da 10 m di altezza trascurando l’attrito.

Attività laboratoriale

Esperimento con pista a cuscino d’aria o rotaia inclinata per dimostrare la trasformazione tra energia potenziale e cinetica. Misura delle velocità in punti diversi del percorso per calcolare energia e lavoro. Discussione sull’eventuale dissipazione dovuta all’attrito.

Risorse digitali

• Simulazione PhET – Parco dell’energia (skater)
• Video – Conservazione dell’energia spiegata visivamente
• Wikipedia – Conservazione dell’energia