Energia Potenziale, questo sconosciuto
Salve,
vorrei chiedere una mano.
Non riesco a capire l'energia potenziale. La definizione è anche comprensibile, ma non capisco l'utilizzo e il suo funzionamento, cioè la funzione potenziale come viene applicata?
Dato per certo che ho compreso la definizione di Lavoro ed Energia Cinetica, l'energia potenziale è implicata a queste due definizioni e alla definzione di energia meccanica.
Mi serve un esempio esplicito per digerire questo tipo di energia.
Ringrazio chi aiuta
vorrei chiedere una mano.
Non riesco a capire l'energia potenziale. La definizione è anche comprensibile, ma non capisco l'utilizzo e il suo funzionamento, cioè la funzione potenziale come viene applicata?
Dato per certo che ho compreso la definizione di Lavoro ed Energia Cinetica, l'energia potenziale è implicata a queste due definizioni e alla definzione di energia meccanica.
Mi serve un esempio esplicito per digerire questo tipo di energia.
Ringrazio chi aiuta
Risposte
L'energia meccanica totale di un sistema è la somma dell'energia cinetica e di quella potenziale. Fin qui tutto chiaro?
Allora se ho un corpo che si trova fermo ad una certa altezza e lo lascio cadere, accelera, quindi l'energia cinetica aumenta; ma sappiamo anche che l'energia non si crea, quindi quell'energia doveva essere da qualche parte prima, e cioè era "nascosta" sotto forma di energia potenziale.
Non sono sicuro di aver risposto alla tua domanda però, anche perché non mi è molto chiaro cosa non abbia capito.
Allora se ho un corpo che si trova fermo ad una certa altezza e lo lascio cadere, accelera, quindi l'energia cinetica aumenta; ma sappiamo anche che l'energia non si crea, quindi quell'energia doveva essere da qualche parte prima, e cioè era "nascosta" sotto forma di energia potenziale.
Non sono sicuro di aver risposto alla tua domanda però, anche perché non mi è molto chiaro cosa non abbia capito.
In presenza di forze conservative ^^
Si dai forse ho capito.
informalmente:
se ho un solido in quiete su un tavolo. Il solido rispetto alla Terra, la sua energia potenziale sarebbe l'energia (di qualche tipo) che è servita per mettere il solido sul tavolo. Giusto?
E' questa l'energia potenziale?
se no, potreste farmi un esempio in un moto rettilineo ad una dimensione, così da renderla più facile possibile.
Grazie delle risposte
informalmente:
se ho un solido in quiete su un tavolo. Il solido rispetto alla Terra, la sua energia potenziale sarebbe l'energia (di qualche tipo) che è servita per mettere il solido sul tavolo. Giusto?
E' questa l'energia potenziale?
se no, potreste farmi un esempio in un moto rettilineo ad una dimensione, così da renderla più facile possibile.
Grazie delle risposte
Ma il solido non può esser stato creato direttamente sul tavolo?
Anche a me il concetto di en. potenziale non è del tutto chiaro, però ho capito qualcosa in più quando ho fatto i campi elettrici e abbiamo definito l' energia potenziale non come un' energia intrinseca ad un corpo ma come il lavoro compiuto dal campo elettrico per spostare un elettrone..
Anche a me il concetto di en. potenziale non è del tutto chiaro, però ho capito qualcosa in più quando ho fatto i campi elettrici e abbiamo definito l' energia potenziale non come un' energia intrinseca ad un corpo ma come il lavoro compiuto dal campo elettrico per spostare un elettrone..
L'energia potenziale è un'energia che puoi associare alla configurazione di un sistema. Il suo valore lo puoi fissare tramite un riferimento arbitrario.
Per esempio, se metti un peso sul pavimento, puoi dire che ha energia potenziale zero o 100 J, entrambi sono corretti, dipende da dove hai scelto di impostare il riferimento. Quello che è più importante sapere è qual'è la variazione di energia potenziale cambiando la configurazione di un sistema, ciò può ad esempio esserti utile per sapere quanta energia cinetica otterrai da un corpo passando a una nuova configurazione oppure quanto lavoro devi fornire per fargli cambiare configurazione.
E' un po' più chiaro?
Per esempio, se metti un peso sul pavimento, puoi dire che ha energia potenziale zero o 100 J, entrambi sono corretti, dipende da dove hai scelto di impostare il riferimento. Quello che è più importante sapere è qual'è la variazione di energia potenziale cambiando la configurazione di un sistema, ciò può ad esempio esserti utile per sapere quanta energia cinetica otterrai da un corpo passando a una nuova configurazione oppure quanto lavoro devi fornire per fargli cambiare configurazione.
E' un po' più chiaro?
La variazione di energia cinetica di un corpo può essere calcolata in questo modo solo se sul corpo non agiscono altre forze oltre a quelle conservative.
Nell'esempio che hai fatto hai sottointeso che il sistema di riferimento terrestre sia perfettamente inerziale, per cui sul corpo, rispetto a tale sistema di riferimento, si può approssimativamente stabilire che agisca solo la forza peso che la Terra esercita, ammesso che non siano presenti altre forze tra corpi. Ma che dire del terzo principio della dinamica e dell'effetto della forza contraria che il corpo esercita sulla Terra rispetto ad un sistema di riferimento più precisamente inerziale, cioè quello posto nel centro di massa di Terra e corpo, supponendo che questo sistema complessivo sia isolato meccanicamente dall'esterno?
A rigore, cioè dalla definizione di forza conservativa, la forza peso che la Terra esercita sul corpo è conservativa solo nel sistema di riferimento terrestre, non perfettamente inerziale, in quanto nel sistema di riferimento del centro di massa questa non dipende solo dalla posizione del corpo (condizione necessaria perchè sia conservativa) ma anche dal tempo.
Nell'esempio che hai fatto hai sottointeso che il sistema di riferimento terrestre sia perfettamente inerziale, per cui sul corpo, rispetto a tale sistema di riferimento, si può approssimativamente stabilire che agisca solo la forza peso che la Terra esercita, ammesso che non siano presenti altre forze tra corpi. Ma che dire del terzo principio della dinamica e dell'effetto della forza contraria che il corpo esercita sulla Terra rispetto ad un sistema di riferimento più precisamente inerziale, cioè quello posto nel centro di massa di Terra e corpo, supponendo che questo sistema complessivo sia isolato meccanicamente dall'esterno?
A rigore, cioè dalla definizione di forza conservativa, la forza peso che la Terra esercita sul corpo è conservativa solo nel sistema di riferimento terrestre, non perfettamente inerziale, in quanto nel sistema di riferimento del centro di massa questa non dipende solo dalla posizione del corpo (condizione necessaria perchè sia conservativa) ma anche dal tempo.
Grandioso, ho capito cos'è l'energia potenziale.
con la somma dei vostra commenti, e un'equazione del libro cioè:
$W_(TOT) = int vec(F)*dvec(s) = +DeltaK = -DeltaU$
mi si è aperta la mente
davvero non riuscivo a capire che diavolo fosse...fantastico.
grazie mille a tutti
con la somma dei vostra commenti, e un'equazione del libro cioè:
$W_(TOT) = int vec(F)*dvec(s) = +DeltaK = -DeltaU$
mi si è aperta la mente
davvero non riuscivo a capire che diavolo fosse...fantastico.
grazie mille a tutti
Vorrei riportare alla luce questo mio post, perchè sto studiando per l'esame di Fisica Informatica.
Ora sto cercando di capire di nuovo sta Energia Potenziale, e ancora non capisco la sua utilità.
Va bene è una funzione, ma dalla definizione è semplicemente il contrario dell'energia cinetica, è un $-$ che cambia.
Cosa può servire un qualcosa che è definito semplicemente come il contrario di qualcosa...
Questo dubbio è ri-saltato fuori studiando l'energia meccanica dell'oscillatore armonico, vedendo come sono definiti:
- l'energia potenziale: $1/2m\omega^2x^2$
- l'energia cinetica: $1/2mv^2$
perchè l'energia cinetica in questo caso è diversa e non il contrario, cambia il riferimento all'energia potenziale (non è più legato alla velocità) ma perchè non si può usare lo stesso trucco per l'energia cinetica.
Se non si è capito non sopporto questa definizione di Energia Potenziale.
Ringrazio dell'aiuto
Ora sto cercando di capire di nuovo sta Energia Potenziale, e ancora non capisco la sua utilità.
Va bene è una funzione, ma dalla definizione è semplicemente il contrario dell'energia cinetica, è un $-$ che cambia.
Cosa può servire un qualcosa che è definito semplicemente come il contrario di qualcosa...
Questo dubbio è ri-saltato fuori studiando l'energia meccanica dell'oscillatore armonico, vedendo come sono definiti:
- l'energia potenziale: $1/2m\omega^2x^2$
- l'energia cinetica: $1/2mv^2$
perchè l'energia cinetica in questo caso è diversa e non il contrario, cambia il riferimento all'energia potenziale (non è più legato alla velocità) ma perchè non si può usare lo stesso trucco per l'energia cinetica.
Se non si è capito non sopporto questa definizione di Energia Potenziale.
Ringrazio dell'aiuto
"ham_burst":
Va bene è una funzione, ma dalla definizione è semplicemente il contrario dell'energia cinetica, è un $-$ che cambia.
Cosa può servire un qualcosa che è definito semplicemente come il contrario di qualcosa...
Ma non è affatto definita come l'opposto dell'energia cinetica...
"naffin":
[quote="ham_burst"]
Va bene è una funzione, ma dalla definizione è semplicemente il contrario dell'energia cinetica, è un $-$ che cambia.
Cosa può servire un qualcosa che è definito semplicemente come il contrario di qualcosa...
Ma non è affatto definita come l'opposto dell'energia cinetica...[/quote]
ok. mi sono risposto da solo.
Bisogna tener conto se si è nel caso di forze conservative o meno.
Ho risolto, era un dubbio momentaneo, grazie mille comunque
mmm ragazzi, io credo stiate facendo un po' di confusione.
Secondo me si può spiegare così:
Come avete scritto deriva per definizione dall'energia meccanica che non si crea né si distrugge.
Em=K+U cioè l'energia meccanica altro non è che l'energia che il corpo usa + quella che ha o conserva (in parole semplici)
L'energia potenziale iniziale di un corpo, ad esempio nel caso gravitazionale, non è altro che il lavoro fatto in precedenza da una forza per portare il copro all'altezza h alla quale lo trovate, o meglio, non è altro che l'energia trasferita al corpo da qualcos'altro nello spostarlo ad altezza h.
Quando poi il copro cade l'energia conservata dal corpo viene impiegata per fare il lavoro (forza per spostamento) dalla sua posizione a dove atterra.
Dalla definizione di energia, essa è la capacità di compiere un lavoro, ma capacità non innata!! eheh
P.S.
Faccio solo presente (giusto per essere cavilloso) che l'energia meccanica nelle forze conservative non è 0 in ogni caso, è la variazione di energia meccanica che vale 0 nel caso conservativo.
Se, per riprendere il caso precedente, il copro è ad altezza h fermo nel momento iniziale esso ha un'energia meccanica pari alla sua energia potenziale mgh.
Ciao
Secondo me si può spiegare così:
Come avete scritto deriva per definizione dall'energia meccanica che non si crea né si distrugge.
Em=K+U cioè l'energia meccanica altro non è che l'energia che il corpo usa + quella che ha o conserva (in parole semplici)
L'energia potenziale iniziale di un corpo, ad esempio nel caso gravitazionale, non è altro che il lavoro fatto in precedenza da una forza per portare il copro all'altezza h alla quale lo trovate, o meglio, non è altro che l'energia trasferita al corpo da qualcos'altro nello spostarlo ad altezza h.
Quando poi il copro cade l'energia conservata dal corpo viene impiegata per fare il lavoro (forza per spostamento) dalla sua posizione a dove atterra.
Dalla definizione di energia, essa è la capacità di compiere un lavoro, ma capacità non innata!! eheh
P.S.
Faccio solo presente (giusto per essere cavilloso) che l'energia meccanica nelle forze conservative non è 0 in ogni caso, è la variazione di energia meccanica che vale 0 nel caso conservativo.
Se, per riprendere il caso precedente, il copro è ad altezza h fermo nel momento iniziale esso ha un'energia meccanica pari alla sua energia potenziale mgh.
Ciao
"ham_burst":
Vorrei riportare alla luce questo mio post, perchè sto studiando per l'esame di Fisica Informatica.
Ora sto cercando di capire di nuovo sta Energia Potenziale, e ancora non capisco la sua utilità.
Va bene è una funzione, ma dalla definizione è semplicemente il contrario dell'energia cinetica, è un $-$ che cambia.
Cosa può servire un qualcosa che è definito semplicemente come il contrario di qualcosa...
Questo dubbio è ri-saltato fuori studiando l'energia meccanica dell'oscillatore armonico, vedendo come sono definiti:
- l'energia potenziale: $1/2m\omega^2x^2$
- l'energia cinetica: $1/2mv^2$
perchè l'energia cinetica in questo caso è diversa e non il contrario, cambia il riferimento all'energia potenziale (non è più legato alla velocità) ma perchè non si può usare lo stesso trucco per l'energia cinetica.
Se non si è capito non sopporto questa definizione di Energia Potenziale.
Ringrazio dell'aiuto
Energia potenziale=possibile energia. Come funziona una centrale idroelettrica? C'è dell'acqua posta su una rupe. Se la fai cadere su una turbina posta a valle, la turbina si muove e produce corrente. Quindi, il semplice fatto che un corpo si trovi ad una certa altezza imnplica che quel corpo ha la POSSIBILITA' di produrre energia, cioè ha un 'energia potenziale.
@Nicola91 & lisdap:
vi ringrazio davvero, finalmente ho ricapito cos'è questa benedetta energia potenziale
Ora alcune questioni "tecniche" che vorrei capire:
- essendo una funzione, ci sono metodi generali per calcolare l'energia potenziale? Con l'energia cinetica esiste una formula e via, ma con l'energia potenziale non ne ho trovate, oltre valutare sistema per sistema non vedo altri metodi...
- quando si parla di "conservazione": "forze conservative", "conservazione della quantità di moto", "conservazione dell'energia meccanica", "forze esterne=0", sono tutti strumenti o sinonimi per "conservare" un sistema rispetto a qualcos'altro, od ognuno ha un suo significato e proprietà unica del sistema?
- l'energia potenziale è definita solo in caso di forze conservative. Se non lo sono, l'energia meccanica diminuisce. E' l'energia potenziale che diminusce o (presumo) il sistema energia cinetica & energia potenziale.
Ringrazio delle risposte
vi ringrazio davvero, finalmente ho ricapito cos'è questa benedetta energia potenziale
Ora alcune questioni "tecniche" che vorrei capire:
- essendo una funzione, ci sono metodi generali per calcolare l'energia potenziale? Con l'energia cinetica esiste una formula e via, ma con l'energia potenziale non ne ho trovate, oltre valutare sistema per sistema non vedo altri metodi...
- quando si parla di "conservazione": "forze conservative", "conservazione della quantità di moto", "conservazione dell'energia meccanica", "forze esterne=0", sono tutti strumenti o sinonimi per "conservare" un sistema rispetto a qualcos'altro, od ognuno ha un suo significato e proprietà unica del sistema?
- l'energia potenziale è definita solo in caso di forze conservative. Se non lo sono, l'energia meccanica diminuisce. E' l'energia potenziale che diminusce o (presumo) il sistema energia cinetica & energia potenziale.
Ringrazio delle risposte
up
Vedo che c'è "un po'" di confusione! Allora, l'energia potenziale è un concetto estremamente utile in fisica. Lo è, perchè l'energia meccanica è una quantità conservata in gran parte dei sistemi fisici di interesse, e dunque si possono ricavare importanti informazioni sul moto del sistema, da questa proprietà. In realtà, l'energia potenziale associata ad un corpo in un campo di forze, è definita come quella funzione scalare (reale) il cui gradiente, cambiato di segno, è uguale al vettore forza. Definita in questo modo l'energia potenziale, è di immediata dimostrazione che l'energia di un sistema isolato si conserva, tenendo conto delle equazioni del moto. Ovviamente è una stupidaggine colossale dire che l'energia potenziale è definita come "energia cinetica cambiata di segno"...andrebbe da se che l'energia meccanica è sempre nulla! Le forze conservative sono quelle forze che sono deducibili da un potenziale, secondo l'operazione di -gradiente cui accennavo prima. Questo implica che il lavoro lungo una curva chiusa è nullo, e, equivalentemente, che il lavoro dipende soltanto dai punti iniziale e finale della traiettoria.
PER QUANTO NE SO!
Non esiste una formula per come la intendi tu nel caso "meccanico". Però puoi sempre calcolarla come l'integrale della sommatoria delle forze agenti nel sistema per il loro spostamento.
Nel caso "elettromagnetismo" esiste tuttavia una formula che valuta l'energia potenziale elettrica/elettrostatica a partire dalla configurazione spaziale delle cariche.
Tale formula si definisce in ogni caso a partire da un lavoro, quello fatto per portare la carica "q" da una posizione infinitamente distante alla posizione finale nella configurazione di cariche valutata, è possibile scavalcare l'integrale tramite la formula:
Uele = 1/2 * k * Σ q(i) * Σ q(j)/r(i,j)
La metà della sommatoria delle n cariche moltiplicate di volta in volta per la sommatoria delle cariche fratto la distanza fa loro per la solita costante k.
Che reso in logica semplice rende molti meno problemi:
Per ogni carica, esclusa la prima, si calcolano i prodotti di quest'ultima per le cariche con le quali interagisce portandosi in posizione finale (la prima non interagisce con nessuno, la seconda con la prima, la terza con 1 e 2...) dividendo per le loro rispettive distanze, la somma di ogni membro in questa prima parte rappresenta l'energia potenziale elettrostatica della distribuzione di cariche; se ad ogni elemento della sopracitata somma togliessimo la carica in considerazione (cioè valutassimo la sola carica alla quale ci avviciniamo di volta in volta) avremo invece il potenziale elettrico della distribuzione di carica.
Infine il potenziale elettrico in un punto determinato rispetto ad una distribuzione si ottiene immaginando di portare una carica di prova nel punto prestabilito.
Si ripete il calcolo precedente per la sola carica di prova non moltiplicando però ad ogni "q" il valore della carica prova e dividendo per il quadrato della distanza tra il punto prescelto e la carica avvicinata.
-Una definizione di forza conservativa può essere, la forza per cui ogni integrale su curva chiusa restituisce un lavoro pari a 0.
Conservazione della quantità di moto e dell'energia meccanica non è propriamente la stessa cosa ma alla base c'è sempre la legge di conservazione dell'energia.
Le componenti in gioco presentano molte simmetrie ma non possono essere dette uguali.
(esempio K=1/2*m*v^2 Kr=1/2*I*ω^2)
Forze esterne uguali a zero può voler significare che il sistema valutato comprende anche le forze dissipative, non è una cosa pertinente.
-L'energia potenziale può essere calcolata facilmente nel caso sia generata da forze conservative, non per questo non esiste altrimenti. La benzina ha un certo quantitativo di energia potenziale pari al calore da essa generabile prima di sparire.
Ciao
Non esiste una formula per come la intendi tu nel caso "meccanico". Però puoi sempre calcolarla come l'integrale della sommatoria delle forze agenti nel sistema per il loro spostamento.
Nel caso "elettromagnetismo" esiste tuttavia una formula che valuta l'energia potenziale elettrica/elettrostatica a partire dalla configurazione spaziale delle cariche.
Tale formula si definisce in ogni caso a partire da un lavoro, quello fatto per portare la carica "q" da una posizione infinitamente distante alla posizione finale nella configurazione di cariche valutata, è possibile scavalcare l'integrale tramite la formula:
Uele = 1/2 * k * Σ q(i) * Σ q(j)/r(i,j)
La metà della sommatoria delle n cariche moltiplicate di volta in volta per la sommatoria delle cariche fratto la distanza fa loro per la solita costante k.
Che reso in logica semplice rende molti meno problemi:
Per ogni carica, esclusa la prima, si calcolano i prodotti di quest'ultima per le cariche con le quali interagisce portandosi in posizione finale (la prima non interagisce con nessuno, la seconda con la prima, la terza con 1 e 2...) dividendo per le loro rispettive distanze, la somma di ogni membro in questa prima parte rappresenta l'energia potenziale elettrostatica della distribuzione di cariche; se ad ogni elemento della sopracitata somma togliessimo la carica in considerazione (cioè valutassimo la sola carica alla quale ci avviciniamo di volta in volta) avremo invece il potenziale elettrico della distribuzione di carica.
Infine il potenziale elettrico in un punto determinato rispetto ad una distribuzione si ottiene immaginando di portare una carica di prova nel punto prestabilito.
Si ripete il calcolo precedente per la sola carica di prova non moltiplicando però ad ogni "q" il valore della carica prova e dividendo per il quadrato della distanza tra il punto prescelto e la carica avvicinata.
-Una definizione di forza conservativa può essere, la forza per cui ogni integrale su curva chiusa restituisce un lavoro pari a 0.
Conservazione della quantità di moto e dell'energia meccanica non è propriamente la stessa cosa ma alla base c'è sempre la legge di conservazione dell'energia.
Le componenti in gioco presentano molte simmetrie ma non possono essere dette uguali.
(esempio K=1/2*m*v^2 Kr=1/2*I*ω^2)
Forze esterne uguali a zero può voler significare che il sistema valutato comprende anche le forze dissipative, non è una cosa pertinente.
-L'energia potenziale può essere calcolata facilmente nel caso sia generata da forze conservative, non per questo non esiste altrimenti. La benzina ha un certo quantitativo di energia potenziale pari al calore da essa generabile prima di sparire.
Ciao
Ok, ora ci siamo
per alcune cose devo vedermi l'elettromagnetismo e la termodinamica, ma per la compresione dell'energia potenziale finalmente sono a posto.
Ringrazio tutti per la disponibilità dimostratami
per alcune cose devo vedermi l'elettromagnetismo e la termodinamica, ma per la compresione dell'energia potenziale finalmente sono a posto.
Ringrazio tutti per la disponibilità dimostratami
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