Oct
26th
left
right

Potenza, Energia e Lavoro

I concetti di lavoro, potenza ed energia sono fondamentali nello studio della fisica applicata. Per parlare in modo corretto della definizione fisica del lavoro occorre prima chiarire che cosa s’intende per “forza”.  Nella vita quotidiana se ci capita di sollevare un peso dobbiamo esercitare una forza diretta verso l’alto; la nostra forza dovrà vincere un’altra forza, quella di gravità, che tende a tirare il peso verso il basso. Come ogni grandezza fisica, la forza è esattamente misurabile, ed il suo valore si può esprimere in diverse unità di misura. Il modo più intuitivo di esprimere l’entità di una forza è quello di darne il valore in kg, ma tale unità di misura (molto cara agli ingegneri) non è un universale poiché dipende dal luogo ove misuriamo tale peso. L’unità di misura usata nel Sistema Internazionale di misura (adattato universalmente e ciò vale anche nei paesi anglosassoni!!!!) è il newton (N). E’ in relazione con la forza dalla relazione 10 kg ≈ 1 N. Nel momento in cui solleviamo un peso di 50 kg, stiamo applicando al peso una forza di 5 N diretta verso l’alto. Ma allora quando compro 3 etti di mortadella quanti Newton di affettato sto comprando?? Nel commercio di prodotti, lo strumento, in questo caso la bilancia del banco, è tarato opportunamente per far pagare il giusto peso all’acquirente!! E quindi tale problema non c’è e tutto è tradotto nel linguaggio comune.
Il luogo comune è che lavoro è fatica; per la fisica la fatica è un lavoro. Se spingiamo la nostra macchina per 10 metri avremo fatto un certo lavoro; ma se la spingiamo per 30 metri avremo fatto un lavoro (e una fatica) senz’altro maggiori! Come si calcola allora questo lavoro? Basta moltiplicare la forza per la lunghezza, che può anche essere chiamata “spostamento” che nell’esempio è effettuato dalla macchina (teniamo conto del caso in cui lo spostamento avviene in una direzione che non corrisponde alla direzione della forza resistente, la formula deve essere modificata, per tenere conto dell’angolo formato dalle due direzioni). 
Se esprimiamo la forza in N e la lunghezza in metri (m), il lavoro avrà come unità di misura il “Joule” J, che si scrive 1J = 1N*1m.
Un certo lavoro può essere svolto in un tempo breve o in un tempo più lungo. Quando facciamo riferimento al tempo in cui un lavoro è stato compiuto, parliamo di potenza. Lo stesso lavoro infatti si potrebbe compiere in un tempo più breve o più lungo; per impiegare un tempo più breve occorre una maggiore potenza. L’unità di misura della potenza è il J/s cioè il Watt (W).

Per capirci l’energia elettrica a casa è misurata dal “contatore” dell’ente che fornisce il servizio e la misuriamo in kWh tenendo conto che 1 kWh = 1’000 W*3’600 s = 3.6 MJ (dove 1 h= 3600s con k intendiamo il valore di 1000 e con M intendiamo il valore di un milione!!!). Il contratto peraltro è stipulato in funzione della potenza che generalmente nelle abitazioni è pari a 3kW (cioè 3*1000 W). Quindi deve essere chiaro che quando parliamo di Joule (J), Calorie (kcal), Wh (wattora) stiamo parlando di Energia, quando parliamo di W (watt), CV (Cavalli), HP (Cavalli Vapore) parliamo di lavoro nel tempo cioè di potenza.

E’ evidente che il Joule è una unità di misura piccolissima dell’energia e quindi generalmente si parla dei suoi multipli. Ad esempio l’etichetta apposta su un pacco di biscotti per 100 grammi di prodotto stima un valore energetico pari a 483 kcal. Tale valore equivale a 0,56 kWh ovvero 2,02 MJ cioè 2 milioni di Joule!!!. E che dire del consumo calorico di una persona??. In media al giorno necessitiamo di 2.500kcal cioè 10,5MJ ovvero 2,9 kWh. E nelle 24 ore del giorno tale energia a quanta potenza corrisponde?? A 120W cioè come una lampadina ad incandescenza!!!.

Il comprendere bene i concetti sovraesposti fa bene anche al portafoglio. Se abbiamo in casa un boiler (scaldabagno) da 60 litri per la produzione di acqua sanitaria e tale apparecchio ha a bordo una resistenza elettrica per il riscaldamento dell’acqua da 1,5 kW, ipotizzando che in 4 ore di accensione venga raggiunta la temperatura di 60°C quanto è l’energia che è stata trasferita all’accumulatore? Basta moltiplicare la potenza della resistenza per il tempo con cui riscaldiamo l’acqua cioè 6kWh.



© 2la.it - Riproduzione riservata.

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *