forze di attrito F F s L = F ⋅ s = – F s L = F ⋅ s = – F s L = – 2 F s ≠ 0

FORZE DISSIPATIVE
forze di attrito
→
s
ESEMPIO
→
FA
A
B
→
s
→
A
→
B
→
LAB = FA⋅ s = – FA s
→
FA
→
LBA = FA⋅ s = – FA s
Ltotale = – 2 FA s ≠ 0
+
(traiettoria chiusa)
LF_cons= -ΔU=Ui-Uf
LF_non cons= -Q<0
L’energia spesa da un oggetto contro
le forze d’attrito viene convertita
generalmente in calore Q. L’attrito
causa la trasformazione di energia
meccanica in energia termica
La+ LF_cons + LF_non cons =ΔT
La =ΔT+ΔU+Q
Il lavoro dalle forze applicate La
che agiscono sul sistema è uguale
alla variazione di energia cinetica e
di energia potenziale più l’energia
dissipata in calore o comunque
trasformata in un’altra forma di
energia
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Esempio:
Una sciatrice raggiunge la base di una discesa con velocita` di
20m/s e girando gli sci da un lato si ferma. Il coefficiente d’attrito
dinamico in quest’ultima situazione è µd=2.5. Calcolare lo spazio s
percorso prima di fermarsi.
•Inizia a frenare quando è arrivata in piano quindi non c’è alcuna
variazione di energia potenziale dovuta alla forza peso ΔU=0
•In fase di frenamento varia solo l’energia cinetica.
Inizialmente Ti=1/2 mv2
Alla fine Tf=0
Forza d’attrito dinamico F=µdN con N=mg ; Lavoro fatto dalla
forza d’attrito
L=- µdNs=0-1/2 mv2 da cui si ricava s
s=1/2 (v2/µdg)=8.2m
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Conservazione dell’energia totale
•L’energia si presenta in varie forme
•L’energia può trasformarsi in varie forme ma non può essere ne creata ne
distrutta
•Se su un dato sistema non agisce alcuna forza applicata ΔT+ΔU+Q=0
ossia ΔEmeccanica+Q=0
Non c’è variazione dell’energia totale (meccanica +termica), l’energia
totale si conserva
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POTENZA MECCANICA
POTENZA
r r
r r
r
r
"L F • "s
"s
W =
=
=F•
= F •v
"t
"t
"t
Dimensioni della potenza [W ] = [ M ][ L][ t ]
"2
[L][ t ]
"1
2
= [ M ][ L] [ t ]
! di misura della potenza
Unita`
S.I.
C.G.S.
–1
watt
(W)
=
joule
s
!
erg s–1
sistemi pratici
kgmetro s–1,
hp
1 hp = 75 kgm s–1 = 735 watt
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"3
RENDIMENTO
macchina T, U, Q
attriti
η
Lmeccanico
perdita di energia
η<1
L
η (%) =
100
Etotale
L = lavoro meccanico utile prodotto dalla macchina
Etotale = energia totale impiegata
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LA POMPA CARDIACA
CUORE :
muscolo
energia potenziale chimica
η < 100%
lavoro meccanico + calore
processi biochimici all'origine della contrazione
muscolare e quindi della produzione di energia;
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Esempi: un uomo di 735N di peso sale una rampa di
scale alta 3.00m in 2.00s. Calcolare :
•quanto lavoro compie;
Lp=-ΔU=Ui-Uf=-mgh lavoro fatto dalla forza peso
lavoro fatto dall’uomo Lu=-Lp=mgh =735x3=2.20x103J
•la potenza media sviluppata.
W=L/t=mgh/t=2205/2=1.10x103W
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