Teorema dell’energia cinetica: ecco che cos’è

Per chi ha interesse nello scoprire maggiori delucidazioni sul teorema dell’energia cinetica, questo è l’articolo adatto. Lo staff dell’Università online Niccolò Cusano di Foggia ha intenzione di spiegare il teorema con una definizione per poi valutarne le possibili applicazioni in fisica.

Definizione di energia cinetica

L’energia cinetica è l’energia che possiede un corpo per il movimento che ha o che acquista: equivale, dunque, al lavoro necessario per portare un corpo da una velocità nulla a una velocità nota.

Formula dell’energia cinetica

La cinetica è basilare nello studio della meccanica classica e si esprime convenzionalmente con il simbolo K. Arrivando subito a definirla con una formula matematica dell’energia cinetica, vediamo che:

K= 1/2mv2

Dove m indica la massa del corpo in questione e v la velocità; l’energia cinetica ha la stessa dimensione di un lavoro, quindi si misura in joule.

Ciò significa che a parità di velocità un corpo due volte più grande avrà un’energia cinetica doppia; d’altra parte se ad equivalersi tra due corpi fosse la massa un corpo con una velocità doppia sprigionerà un’energia cinetica quattro volte più grande.

Infatti sono queste due le variabili da tenere in considerazione quando si parla di cinetica il cui calcolo non solo è legato alla velocità di un corpo (d’altra parte qualsiasi corpo in movimento possiede un’energia cinetica calcolabile) ma vi concorre anche la massa del corpo in questione.

L’energia cinetica, inoltre, può variare e questo a causa di una variazione di velocità provocato da una forza. Per calcolare questa variazione di energia cinetica è possibile ricorrere alla formula:

Delta K = Kf – Ki

= ½ mv2f – ½ mv2i

Teorema della cinetica: in cosa consiste

Continuiamo prendendo in esame il teorema dell’energia cinetica cioè quel calcolo che mette in relazione la forma di energia legata al moto con la nozione di lavoro e stabilisce che ‘energia cinetica finale del corpo è uguale alla somma dell’energia cinetica iniziale e del lavoro compiuto dalla forza lungo la traiettoria del moto.

In fisica questo teorema viene anche denominato “teorema delle forze vive” in quanto anticamente si definiva “vis viva” – cioè “forza viva” in latino –  il prodotto della massa per il quadrato della velocità. Da qui la denominazione usata su alcuni vecchi testi di fisica.

l teorema è fondamentalmente una conseguenza del secondo principio della dinamica espresso da Newton che enuncia che la forza agente su un corpo è direttamente proporzionale all’accelerazione e ne condivide la direzione e il verso, con costante di proporzionalità data dalla massa del corpo.

Dunque, la forza è proporzionale al tasso di variazione della quantità di moto nel tempo e questo si può esprimere con la formula matematica:

F= dq/dt

In pratica, immaginando di applicare una forza ad un oggetto fermo per spostarlo, il risultato del lavoro compiuto sarà l’aumento di velocità dovuto allo spostamento, e il relativo aumento di energia cinetica.

Forza elastica: la formula

Proseguiamo con lo studio della dinamica e delle sue variazioni facendo un riferimento alla forza elastica e alla legge di Hooke. Nello specifico la forza elastica è una forza esercitata dai corpi a seguito di una deformazione che li comprime o li dilata, perfettamente spiegata se si tiene presente una molla.

Hooke fu il primo a teorizzare questa legge attraverso uno studio sperimentale.

La formula che la definisce prende il via dalla considerazione che bisogna calcolare la differenza tra la lunghezza di una molla a riposo (chiamata elongazione) e una lunghezza raggiunta tramite un allungamento. Questa differenza viene indicata con la lettera x.

Da questo vediamo che la formula della forza elastica è la seguente:

F->e = -kx->

Dove appunto x è l’elongazione mentre k è la costante elastica della molla e si misura in newton / metro. Sia la forza sia l’elongazione sono due grandezze vettoriali.

Applicazioni delle conoscenze di fisica e meccanica classica

Nell’offerta formativa telematica proposta dalla Unicusano di Foggia sono diversi i corsi di studio che dovranno confrontarsi con queste conoscenze.

Primo fra tutti è sicuramente il corso di laurea in ingegneria meccanica che si sviluppa in un percorso triennale ed in una specializzazione biennale.

Il corso di laurea triennale in ingegneria meccanica a Foggia porterà lo studente ad acquisire conoscenze base relativamente alla comprensione di un disegno tecnico e alla valutazione dei suoi elementi costruttivi, alla conoscenza delle formulazioni principali atte a valutare le sollecitazioni presenti negli elementi meccanici e dei principi base inerenti i fenomeni termodinamici caratterizzanti i sistemi meccanici.

Competenze acquisite con il corso di laurea in ingegneria

Con la specializzazione in ingegneria meccanica, poi, lo studente riuscirà a aumentare le proprie competenze arrivando  ad averle in ambiti specifici quali:

• progettazione e gestione di sistemi di produzione industriali, dei processi tecnologici, degli insediamenti industriali e dei sistemi produttivi e logistici;
• gestione della manutenzione, le tecnologie industriali e l’automazione dei sistemi industriali;
• progettazione di sistemi integrati di produzione, con attenzione alla gestione industriale della qualità;
• progettazione di sistemi meccanici equipaggiati da sistemi attivi e intelligenti ad alta tecnologia (ad esempio: macchine e impianti automatici, veicoli e robot industriali);
• gestione della problematiche con un approccio sistemistico orientato al prodotto nella sua globalità ed integrato delle metodologie e tecnologie di simulazione basate sui paradigmi di prototipazione virtuale, fabbrica virtuale e manichini virtuali;
• progettazione, con metodi avanzati e innovativi, di componenti e i sistemi meccanici.

Inoltre anche per gli studenti che desiderano approcciarsi ad uno studio ingegneristico nell’ambito dell’ingegneria agro-industriale, saranno indispensabili queste conoscenze.

Tra le competenze che si potranno acquistare nel corso dei tre anni del corso di laurea in ingegneria agro-industriale, infatti, ci sono le seguenti:

• conoscenza delle operazioni unitarie in termini di fenomenologia, bilanci materiali ed energetici e cinetiche;
• conoscenza delle relazioni e modelli matematici utili alla soluzione dei problemi numerici di progetto e di controllo;
• conoscenza degli schemi funzionali dei principali impianti e dei criteri di ottimizzazione;
• conoscenza dei principali processi di trasformazione degli alimenti in termini di definizione di prodotto e studio di processo;
• conoscenza delle proprietà delle molecole che condizionano, nei sistemi alimentari, la trasformazione della materia prima in prodotto finito.

Le video-lezioni proposte dalla Unicusano di Foggia concorreranno a formare professionisti del settore che facilmente potranno inserirsi nell’ambito delle piccole e medie imprese agroalimentari del foggiano. Infatti sempre di più si sente l’esigenza di acquisire personale specializzato che renda possibile non solo ottimizzare modalità e costi di produzione ma anche omologare l’azienda verso quelle che sono le normative europee nel campo.

Ecco perché lo studio della fisica non è puramente ristretto a formule matematiche ma diventa anche applicabile a professioni di spicco, interessanti e remunerative.

Infatti, i meccanismi dell’energia cinetica offrono diverse possibilità di applicazione nel campo delle professioni legate all’ambiente. Ne sanno qualcosa i giovani iscritti al master online II Livello in Innovazione, sviluppo e gestione di reti energetiche basate su energie rinnovabili.

Proprio strutture come mulini ad acqua o dighe ma anche pale eoliche, infatti, permettono di produrre energia elettrica “pulita” utilizzando l’energia cinetica.

Per saperne di più sui corsi di laurea online e sui master fruibili in modalità telematica promossi dalla Unicusano è possibile contattare lo staff al numero 800 98 73 73 o compilare il form di richiesta info presente sulla home page del sito.

Lo staff sarà lieto di aiutarvi nella scelta del percorso di laurea più adatto alle vostre aspirazioni e alle vostre esigenze.