Il fissaidee

Il termine “lavoro” nel linguaggio della fisica ha un significato differente rispetto al linguaggio comune, anche se in entrambi i casi ha a che fare con l’azione delle forze. Infatti, nel linguaggio comune “lavoro” è spesso sinonimo di “fatica” e, come sai, ci si può molto affaticare anche stando fermi; in fisica, invece, condizione necessaria perché possa esserci lavoro è che ci sia spostamento. Per chiarirlo consideriamo la situazione mostrata in figura. 

Anna applica una forza \( \vec{F} \) diretta verso l’alto a una pesante scatola per sostenerla ferma; Bruno applica la medesima forza alla stessa scatola, che ha in spalla, per trasportarla orizzontalmente; Carlo applica alla sua scatola una forza diretta orizzontalmente per spostarla lungo il pavimento. Certamente tutti e tre si “affaticano” e, pensando al contenuto delle scatole, non è difficile immaginare che Anna e Bruno compiano un “lavoraccio”, mentre Carlo probabilmente fatica molto meno. Ebbene, dal punto di vista della fisica, l’unico dei tre che compie lavoro, mediante la forza che applica alla scatola, è Carlo!

Infatti, in fisica una forza applicata a un corpo compie lavoro L solo se il corpo si sposta e se lo spostamento NON è perpendicolare alla forza. Quindi il lavoro compiuto da Anna è nullo perché la scatola rimane ferma nonostante lei applichi una notevole forza per mantenerla tra le braccia; anche quello compiuto da Bruno è nullo perché la scatola sulla quale è applicata la forza si sposta, ma lo fa in direzione perpendicolare alla forza stessa; Carlo, infine, compie lavoro perché la scatola si sposta e lo fa in una direzione che non è perpendicolare allo spostamento, anzi nel caso mostrato in figura è parallela a essa. 

La definizione quantitativa del lavoro L compiuto da una forza costante \( \vec{F} \) è illustrata nella figura a fianco: esso è pari al prodotto della componente della forza lungo la direzione dello spostamento \( (F_{||}) \) per il modulo dello spostamento stesso. Esprimendo \( F_{||} \) mediante il coseno dell’angolo che il vettore forza forma con lo spostamento, si ottiene l’ultima espressione in figura.