Fonte: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Dipartimento di Fisica e Astronomia, Scuola di Scienze Fisiche, Università della California, Irvine, CA

Questo esperimento dimostra il principio lavoro-energia. L'energia è uno dei concetti più importanti della scienza e non è semplice da definire. Questo esperimento si occuperà di due diversi tipi di energia: l'energia potenziale gravitazionale e l'energia cinetica traslazionale. L'energia potenziale gravitazionale è definita come l'energia che un oggetto possiede a causa del suo posizionamento in un campo gravitazionale. Si dice che gli oggetti che sono alti dal suolo abbiano una grande energia potenziale gravitazionale. Un oggetto che è in movimento da una posizione all'altra ha energia cinetica traslazionale. L'aspetto più cruciale dell'energia è che la somma di tutti i tipi di energia viene conservata. In altre parole, l'energia totale di un sistema prima e dopo qualsiasi evento può essere trasferita a diversi tipi di energia, in tutto o in parte, ma l'energiatotale sarà la stessa prima e dopo l'evento. Questo laboratorio dimostrerà questa conservazione.

L'energia può essere definita come "la capacità di fare lavoro", che mette in relazione l'energia meccanica con il lavoro. I proiettili volanti che colpiscono oggetti fissi funzionano su quegli oggetti fissi, come una palla di cannone che colpisce un muro di mattoni e lo rompe o un martello che guida un chiodo in un pezzo di legno. In tutti i casi, c'è una forza esercitata su un corpo, che successivamente subisce uno spostamento. Un oggetto in movimento ha la capacità di fare lavoro, e quindi ha energia. In questo caso, è energia cinetica. In questo esperimento, la gravità farà del lavoro sugli alianti.

Il trasferimento dell'energia potenziale di gravità all'energia cinetica traslazionale sarà dimostrato in questo esperimento facendo scorrere un aliante lungo le tracce d'aria a vari angoli(cioè altezze), partendo dal riposo. L'energia potenziale di un oggetto è direttamente proporzionale alla sua altezza. Il lavoro netto svolto su un oggetto è uguale al cambiamento della sua energia cinetica; qui, l'aliante partirà dal riposo per poi guadagnare energia cinetica. Questo cambiamento di energia cinetica sarà uguale al lavoro svolto dalla gravità e varierà a seconda dell'altezza di partenza dell'aliante. Il principio lavoro-energia sarà verificato misurando l'altezza di partenza e la velocità finale dell'aliante.

1. Ottenere un'alimentazione d'aria, paraurti, due alianti di massa variabile, un sensore di velocità, una pista d'aria, un blocco di alluminio e una scala (vedere Figura 1).
2. Posiziona l'aliante di massa inferiore sulla scala e registra la sua massa.
3. Collegare l'alimentazione d'aria al binario dell'aliante e accenderla.
4. Posizionare il blocco di alluminio sotto il supporto dell'aliante,vicino all'alimentazione d'aria. Questa sarà la configurazione con l'altezza più bassa.

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