PAGINA DI TEORIA: ENERGIA POTENZIALE
L'energia potenziale è l'energia acquisita da un corpo quando entra in un campo di forze e determina quanto una forza conservativa è in grado di produrre lavoro.
Le forze che generano un campo vengono dette forze conservative e sono:
- Forza peso:
$U_p=mgh$
Dove h è l'altezza a cui si trova il corpo
- Forza elastica:
$U_{el}=\frac{1}{2}kx^2$
Dove k è la costante elastica e x l'allungamento o della molla.
- Forza gravitazionale
- Forza elettrica
In un sistema isolato dove non sono presenti forze esterne come la forza di attrito, l'energia cinetica totale è uguale all'energia potenziale totale
$ΔU=ΔE$
Dove l'energia potenziale totale di un corpo è data dalla differenza tra l'energia potenziale finale e inziale del corpo.
$ΔU=U_f-U_i$
- Esercizio 1
Una molla ha costante elastica $K=3,5\cdot 10^4$ $N/m$. Quanto lavoro produce se viene allungata di $L=0,05m$? E quanto lavoro produce la molla se la si comprime di $L=0,05m$?
- Esercizio 2
Un corpo di massa $m=1,5kg$ va ad una velocità $v=2,2 m/s$ verso una molla di costante elastica $k=475$ $N/m$. Appena il corpo arriva a toccare la molla la comprime fino a quando tutta la sua energia cinetica passa alla molla sottoforma di energia potenziale elastica. Quanto vale la compressione della molla?
- Esercizio 3
Una persona applica una forza $F=120N$ ad una molla per comprimerla di 2,25 centimetri. Quanto vale l'energia potenziale della molla se la si allunga di 7 centimetri?
- Esercizio 4
Un corpo di massa $m=3,5kg$ è appeso ad una molla. La molla acquisisce un energia potenziale elastica $ΔU=0,962J$.
a) Quanto vale la costante elastica della molla?
b) Di quanto si allunga la molla?
c) Di quanto varia l'energia potenziale della molla se la massa del corpo appeso raddoppia?
- Esercizio 5
Calcola l'energia potenziale gravitazionale di una persona di $m=88kg$ che si trova in cima al monte Everest ad un altitudine $h=8848m$
- Esercizio 6
Una tuffatrice di $m=95kg$ si tuffa da un'altezza dall'acqua di $h=3m$. Una volta entrata in acqua scende ulteriormente in profondità sviluppando un energia totale (cioè somma di energia cinetica e potenziale) pari a $E_{tot}=-5120J$. Qual è la profondità raggiunta dalla tuffatrice?
- Esercizio 7
Un pallone lanciato verso l'alto arrivo ad un altezza massima $h$ e con velocità inziale $v$.
a) In quale punto l'energia cinetica del pallone è massima?
b) Quando l'energia cinetica del pallone è minima?
c) Quando l'energia potenziale del pallone è massima?
d) Quando l'energia potenziale del pallone è minima?
