Durante i tuoi studi e nella vita di tutti i giorni avrai sicuramente sentito parlare di energia: di una persona sempre in movimento, si dice che è piena di energia, mentre di una stanca si dice che è priva di energia; un atleta corre grazie all’energia dei muscoli; un elettrodomestico funziona grazie all’energia elettrica, le pale di mulino girano grazie all’energia del vento o dell’acqua. Negli esempi una persona, l’elettricità, il vento e l’acqua sviluppano forze che causano un movimento e perciò compiono un lavoro: per questo in fisica l’energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e, come il lavoro è misurata in joule (J). Come hai visto, quando si parla di energia ci si riferisce a fenomeni anche molto diversi tra loro: esistono infatti varie forme di energia.

Quali forme può assumere l’energia?

Le illustrazioni seguenti rappresentano alcune forme di energia.

L’energia può essere:

- muscolare, permette all’uomo e agli animali di compiere movimenti, sollevare, trasportare pesi; elettrica, è dovuta al movimento di cariche elettriche;

- idrica ed eolica dovute rispettivamente al movimento dell’acqua corrente e dell’aria, sotto forma di vento;

- termica, è il calore dovuto all’agitazione termica delle molecole; l’unità di misura del calore, oltre alla caloria (cal), è dunque il Joule;

- luminosa, tipica dei corpi che emettono radiazioni luminose, permette la fotosintesi clorofilliana;

- nucleare, è posseduta dal nucleo degli atomi;

- chimica, è contenuta in tutte le sostanze combustibili che bruciando generano calore, ma anche nelle sostanze alimentari come zuccheri e grassi;

- meccanica, permette il movimento di qualsiasi corpo.

L’energia meccanica posseduta da un corpo è costituita da due aspetti tipici: l’energia potenziale, legata alla posizione, e l’energia cinetica, legata al movimento.

Ep = P × h

Ec = 1/2 mv²

Quando il sasso è a terra non possiede né energia potenziale, perché è all’altezza del pavimento, quindi h = 0, né energia cinetica, perché è fermo, quindi v = 0.

Ep = P × 0 = 0

Ec = 1/2m × 0² = 0

Sulle montagne russe o sull’ottovolante puoi sperimentare gli effetti dell’energia potenziale e dell’energia cinetica. Osserva il grafico in basso. Il vagoncino parte dal livello del suolo e mano a mano che sale acquista energia potenziale, che diventa massima nel punto più alto. Qui l’energia cinetica è praticamente nulla. Subito dopo inizia la discesa e l’energia potenziale si trasforma in cinetica: il vagoncino acquista velocità. Nel punto più basso l’energia potenziale sarà nulla e l’energia cinetica massima. L’energia accumulata permette al vagoncino di risalire, anche se a livelli più bassi a causa dell’attrito, e di percorrere l’intero tracciato.