Definizioni e relazioni fra lavoro, potenza ed energia

Definizioni e legami intercorsi tra tre grandezze fondamentali della fisica applicata.

Definizioni generali

LLavoro, potenza ed energia sono concetti fondamentali nello studio della fisica e sono tre grandezze strettamente collegate tra loro nell'ordine in cui sono scritte. Tuttavia per poter definire il lavoro è necessario dapprima spiegare il concetto di forza. La Forza fisica è una grandezza vettoriale che si manifesta nell'interazione tra due corpi, volta ad ottenere una variazione dello stato di quiete o di moto dei corpi stessi. In modo intuitivo è l'azione che noi esercitiamo per spostare un corpo. Nel sistema internazionale la forza si misura in Newton. Definita la forza, si può facilmente definire il lavoro in fisica. Una forza compie lavoro quando sposta, lungo la propria retta d'azione, il corpo alla quale è applicata, in pratica è il risultato del prodotto forza per spostamento. Nel sistema internazionale si misura in joule, che corrisponde allo spostamento di un metro dovuto ad una forza di un newton. Se si prende in considerazione il tempo impiegato nel compiere un dato lavoro ecco che si ha la definizione di Potenza, che rappresenta appunto il lavoro compiuto nell'unità di tempo. Nel sistema internazionale la potenza si misura in Watt, rapporto, appunto, tra joule e secondo. Considerando il principio di uguaglianza tra lavoro ed energia fisica, la potenza misura quindi l'energia scambiata nell'unità di tempo in qualsiasi processo fisico di trasformazione. Da ciò ne discende che l'Energia è la capacità di un corpo di compiere Lavoro. Il concetto di Energia è tra questi descritti il più articolato. Fissando la nostra attenzione alla meccanica, possiamo definire l'Energia meccanica, come la somma tra energia potenziale ed energia cinetica. Al crescere dell'una si riduce l'altra. Per comprendere meglio questo concetto immaginiamo una pallina posta sulla sommità di un piano inclinato idealmente liscio. Nella posizione iniziale la pallina è ferma, ma possiede una grande energia potenziale commisurata all'altezza della stessa rispetto un ideale sistema di riferimento, non appena interviene un elemento esterno (forza) che sposta la pallina dalla sua posizione di equilibrio questa acquisterà energia cinetica (o di movimento) proporzionale alla velocità assunta. Non appena raggiungerà il sistema di riferimento la velocità sarà massima e tutta la sua energia sarà cinetica. L'energia si misura in Joule.

Conclusioni

Come si osserva si tratta di concetti di utilizzo comune, sia nel senso di termini linguistici, a volte usati in concetti lontani dalla fisica, sia in termini di grandezze pratiche che ogni giorno si incontrano nelle azioni comuni. Quanto appena detto si applica a tutti i concetti della fisica moderna, la quale si base sull'osservazione e sperimentazione dei fenomeni naturali.