di Baffoli
Ecco, il titolo farebbe pensare a un articolo di sfondo sociale o politico, e invece parleremo del Lavoro Fisico! No, non di sudore e fatica, ma di come la fisica lo definisce e dell’importanza che ha nella nostra vita perché ci accompagna in ogni movimento… nel vero senso della parola! E sì perché il movimento di qualunque cosa prodotto con “sforzo” implica Lavoro. Il Lavoro è l’energia più tangibile che l’uomo conosca e la utilizza e la genera continuamente per vivere. Ma andiamo per gradi e iniziamo dalla definizione.
Pensiamo al vento che spinge le navi, o un uomo che trascina la sua valigia, o uno scoiattolo che si arrampica per portare la nocciolina nel suo rifugio…
Cosa accomuna tutte queste azioni? Una forza e lo spostamento di un oggetto… Ecco in fisica si definisce Lavoro il prodotto della forza per lo spostamento, in formule L=F×s dove “L” è il Lavoro (gli inglesi scrivono W=Work) “F” la forza e “s” lo spostamento. E se ci pensiamo un attimo non c’è nulla di più ovvio: più sforzo o maggiore percorrenza significa averci messo più energia.
Torna tutto, molto semplice vero? Resta solo un non trascurabile dettaglio: tutti gli spostamenti hanno una direzione (andare a nord non è andare a sud!), e anche la forza ce l’ha (se spingo verso sinistra è improbabile che l’oggetto vada a destra). Però può succedere che la forza e lo spostamento non siano esattamente nella stessa direzione; quindi, il prodotto F*s vale solo per la porzione di spazio nella direzione della forza o viceversa. Questo è il motivo per cui nella formula completa del Lavoro ci sono delle frecce che ricordano la natura direzionale della forza e dello spostamento.
Potremmo addirittura fare uno sforzo enorme, ma non produrre alcuna energia (o almeno non quella che vorremmo): per esempio, se sollevo una valigia e mi incammino, dopo un po’ le mie braccia si indolenziscono, ma non ho fatto alcun Lavoro nei confronti della valigia. Infatti, ho solo fatto una gran fatica in senso verticale per vincere la forza di gravità, ma la valigia si è mossa in orizzontale. In altre parole, in questo esempio, le mie braccia hanno fatto Lavoro nullo in senso fisico.
E sinceramente c’era da aspettarselo, sennò perché avrebbero inventato i trolley con le ruote? In quel caso la fatica per reggere il bagaglio la fanno le ruote e noi possiamo dedicare la nostra energia solo per trascinarlo, vincendo gli attriti delle ruote e quindi facendo Lavoro “contro” questi, evitando però la fatica di vincere la forza di gravità. Si conclude quindi che fare fatica, fare uno sforzo, cioè applicare una forza, non vuol dire necessariamente produrre energia se manca movimento nel senso dello sforzo.
E se addirittura la forza fosse in direzione opposta allo spostamento? Il Lavoro della forza sarebbe “negativo”, ma anche in questo non c’è nulla di strano, anzi è l’azione inversa alla produzione di energia, cioè l’immagazzinamento dell’energia, azione fondamentale soprattutto oggi se pensiamo alle batterie delle auto, cosa di cui parleremo in un altro articolo. Così per il momento torniamo al nostro scoiattolo che porta la nocciolina nel suo rifugio sull’albero. Lo scoiattolo ha fatto un Lavoro positivo sollevando il peso contro la forza di gravità, ma quest’ultima, che tira in verso apposto al movimento, ha fatto un Lavoro negativo. Però adesso la nocciolina è in alto e, cadendo, percorrerebbe la stessa distanza con la stessa forza applicata, quella di gravità, per cui potrebbe fornire la stessa energia che è stata spesa per sollevarla. Insomma, lo scoiattolo non lo sa, ma col suo gesto ha realizzato un accumulatore di energia! Ogni corpo, per il semplice fatto che si trova a una certa altezza da terra, o perché si trova in un campo elastico (una freccia in un arco teso per esempio) o in qualunque campo di forze ha in sé un’energia che potrebbe sprigionarsi, questa è la cosiddetta “Energia Potenziale”, mentre il Lavoro è “Energia Meccanica” espressa.
E poi c’è un’altra energia legata al movimento che sperimentiamo quotidianamente: l’Energia Cinetica, cioè quella legata alla velocità! Ecco, prendiamo la freccia scoccata dal nostro arco che aveva accumulato energia per il fatto che era stato teso. Quando si libera la freccia questa viene spostata e accelerata dalla forza dell’arco (l’arco ha fatto un Lavoro). Dove finisce tutta quell’energia? Finisce nella velocità acquisita dalla freccia!
Bene, per oggi ci fermiamo qui; abbiamo essenzialmente indagato varie forme di Energia Meccanica, le tre forme di cui l’uomo ha coscienza ben da prima che le definisse e le misurasse… Potremmo definirle “energie primordiali inconsce”!
Nei prossimi articoli ci spingeremo oltre indagando altre forme di energia fino a parlare di entropia, quella vera, non quella usata impropriamente dagli intellettuali da salotto che spesso ascoltiamo in TV o di cui leggiamo sui giornali e sui social. E capiremo come si debba guidare una vettura per dare più vita al nostro pianeta… Che la vettura sia a motore termico o elettrico cambia poco, anzi quelle elettriche, tutto considerato, probabilmente inquinano più di quelle termiche…
Sto impazzendo? Niente affatto, leggete i prossimi articoli e giudicherete voi stessi con le vostre conoscenze e non con l’ignoranza o gli interessi di altri!
