Cosa sono l’energia cinetica e potenziale e le differenze

energia cinetica e potenziale

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Cosa sono l’energia cinetica e potenziale?

In questo articolo imparerai in modo facile e completo cosa si intende per energia potenziale ed energia cinetica.

L’energia cinetica è l’energia di un corpo in movimento. L’energia potenziale è l’energia che un corpo possiede in relazione alla sua posizione. L’energia potenziale si distingue in energia potenziale gravitazionale ed energia potenziale elastica.

Scopri la differenza tra energia cinetica e potenziale attraverso le definizioni, le formule dell’energia cinetica e potenziale e le unità di misura.

In più, per aiutarti a studiare o ripassare abbiamo preparato una videolezione sulla energia cinetica e potenziale a cura del nostro tutor di fisica.

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Energia cinetica

Innanzitutto, ti ricordiamo la definizione di energia:

l’energia è la capacità di un corpo di compiere un lavoro.

Cosa si intende per energia cinetica?

L’energia cinetica è l’energia posseduta da un corpo in movimento.

Quindi, per ricollegarci alla definizione iniziale di energia e lavoro, possiamo anche dire che l’energia cinetica corrisponde al lavoro che serve a un corpo per passare da una velocità nulla a una conosciuta.

L’energia cinetica (K) si misura in joule (J) ed è proporzionale alla massa m del corpo espressa in kg e al quadrato della velocità, espressa in m/s.

Da ciò, la formula dell’energia cinetica:

K = 1/2 mv2

Ecco un esempio di energia cinetica. Date due pere che cadono da un albero, di cui una ha massa doppia rispetto all’altra, anche l’energia cinetica sarà il doppio. Mentre se la massa è uguale e la velocità è il doppio, l’energia cinetica sarà il quadruplo.

Dal secondo principio della dinamica deriva il teorema dell’energia cinetica: quando un corpo è sottoposto a una forza, subisce un’accelerazione e si verifica una variazione di velocità.

Riassumiamo le caratteristiche dell’energia cinetica:

  • è relativa al movimento di un corpo
  • è direttamente proporzionale alla massa del corpo
  • è direttamente proporzionale al quadrato della velocità del corpo
  • non assume mai valori negativi, perché né la massa né la velocità possono essere negative

Approfondisci. Vai a Il teorema dell’energia cinetica. Nell’articolo trovi la teoria con le formule utili e la videolezione con un problema svolto dal tutor di fisica.

Energia potenziale

La definizione di energia potenziale è:

l’energia potenziale è l’energia posseduta da un corpo in funzione della sua posizione.

Quindi, quando il corpo subisce una forza e si sposta da un punto ad un altro, l’energia potenziale si trasforma ad esempio in energia cinetica.

Per tornare alle nostre pere, quando sono ancora sull’albero attaccate al ramo, le pere hanno energia potenziale, più esattamente energia potenziale gravitazionale, ed energia cinetica nulla. Non appena le pere si staccano, l’energia cinetica aumenta. Quando le pere toccano il terreno, l’energia cinetica è massima e quella potenziale è nulla.

L’energia potenziale si distingue in:

  • energia potenziale gravitazionale
  • energia potenziale elastica

Entrambe si misurano in joule.

L‘energia potenziale gravitazionale (U) è l’energia di un corpo rispetto al suolo ed è causata dall’attrazione gravitazionale.

L’energia potenziale gravitazionale è direttamente proporzionale alla massa del corpo, espressa in kg, e all’altezza del corpo dal suolo o da un’altra altezza, espressa in m.

La formula dell’energia potenziale gravitazionale è:

U = mgh dove g è l’accelerazione di gravità pari a 9,81 m/s2

L’energia potenziale elastica (Ue) è il lavoro compiuto da una molla deformata per ritornare alla posizione di riposo. Infatti, durante la tensione la molla avrà un’energia potenziale.

La formula dell’energia potenziale elastica è:

Ue = 1/2 kx2 dove k è la costante elastica e si misura in N/m e x è lo spostamento espresso in m, ossia l’allungamento o la compressione della molla.

Qual è la differenza tra energia cinetica e potenziale

Riassumiamo schematicamente le analogie e le differenze tra energia cinetica ed energia potenziale.

L’energia cinetica e l’energia potenziale:

  • si misurano in joule;
  • sono grandezze scalari, cioè descritte da un numero reale e associate a un’unità di misura;
  • l’energia cinetica e l’energia potenziale gravitazionale dipendono dalla massa del corpo.

Le differenze tra l’energia cinetica e potenziale sono:

  • l’energia cinetica è relativa al movimento di un corpo; l’energia potenziale alla posizione del corpo;
  • l’energia cinetica è sempre positiva mentre l’energia potenziale può essere negativa, ad esempio h può avere valori negativi;
  • l’energia cinetica è proporzionale alla massa e al quadrato della velocità del corpo; mentre l’energia potenziale gravitazionale dipende da massa e altezza e quella elastica è direttamente proporzionale alla costante elastica e al quadrato dell’elongazione della molla.

Guarda la videolezione sull’energia cinetica e l’energia potenziale del nostro tutor, con le definizioni e un esercizio svolto passaggio per passaggio.

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Immagine in evidenza di Aphiwat chuangchoem da Pexels

Paola Pala

Paola Pala

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