7.1

Lavoro

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Si dice che il lavoro viene svolto quando l'energia viene trasferita da un'entità all'altra attraverso l'applicazione della forza. Ad esempio, quando una forza F viene applicata su una scatola e si muove attraverso uno spostamento ds, il lavoro viene svolto contro la forza di attrito.

L'incremento del lavoro svolto durante il processo è uguale al prodotto scalare dei vettori forza e spostamento.

Solo la componente di forza applicata parallelamente allo spostamento dell'oggetto contribuisce al lavoro svolto.

Quando un oggetto viene spostato dalla posizione A a quella B, il lavoro totale svolto dalla forza è l'integrale della forza rispetto allo spostamento lungo il percorso dello spostamento.

Per una forza che è costante sia in grandezza che in direzione, l'integrale dipende solo dai punti finali, e quindi il lavoro svolto è indipendente dal percorso intrapreso.

Quando una forza variabile agisce su un oggetto, come l'espansione o la compressione di una molla, la forza della molla è espressa in funzione della distanza. Il lavoro svolto dalla forza elastica lungo lo spostamento dalla posizione iniziale alla posizione finale è dato da questa equazione, dove k è la costante elastica.

Overview

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Si parla di lavoro quando l'energia viene trasferita da un oggetto ad un altro. In altre parole, il lavoro avviene quando le forze agiscono su qualcosa che subisce uno spostamento da una posizione ad un'altra. Le forze possono variare in funzione della posizione, e dello spostamento che può avvenire lungo vari percorsi tra due punti. L'aumento di lavoro (dW) fatto da una forza che agisce attraverso uno spostamento infinitesimale può essere definito come il prodotto scalare della forza () e dello spostamento () dei vettori.

Il prodotto scalare può essere espresso in termini di grandezza dei vettori e del coseno dell'angolo tra essi, in quanto è più facile definire il prodotto scalare in parole come l'espressione di grandezze e angoli. Esso può essere espresso anche in termini di vari componenti, come spiegato nella lezione sui vettori.

Dalle proprietà dei vettoriali, sappiamo che non è importante prendere le componenti della forza parallela allo spostamento, o le componenti dello spostamento parallelo alla forza; il risultato sarà lo stesso in entrambi i casi. Le unità di lavoro sono unità di forza moltiplicate per unità di lunghezza; ovvero Newton moltiplicato per i metri (N · m) nel sistema SI. Nel sistema Inglese, l'unità della forza è il pound (lb), e quella della distanza è il piede (ft), quindi l'unità del lavoro sarà il piede-pound (ft · lb).

Il lavoro svolto da una forza che è costante nella grandezza e nella direzione è il più semplice da calcolare. In generale, le forze possono variare in grandezza e direzione nei punti dello spazio, e i percorsi tra due punti possono essere curvi. Il lavoro infinitesimale svolto da una forza variabile può essere espresso in termini di componenti della forza e dello spostamento lungo il percorso. In questi casi, le componenti della forza sono funzioni di posizione lungo il percorso, e lo spostamento dipende dall'equazione del percorso. Tuttavia, il concetto fisico di lavoro è chiaro: calcolare il lavoro per piccoli spostamenti e sommarli.

Questo testo è adattato da Openstax, University Physics Volume 1, Section 7.1: Work.

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