Fisica, energia, forza e movimento

[Ar4co]

Ciao a tutti.
I corpi sono fatti di materia, generalmente solida.
Ogni materiale ha proprie caratteristiche di resistenza meccanica, dovute a molteplici fattori tra cui struttura molecolare, durezza, coefficiente di elasticità ecc.
Esempi se sparo una biglia di vetro su una lastra di vetro è probabile che si frantumano entrambi (grande durezza ma scarsa elasticità).
Il ferro è meno duro del vetro ma se la biglia fosse di ferro si romperebbe solo la lastra di vetro perché il ferro ha un coefficiente di elasticità molto superiore.
Ora, prendiamo un uomo che armato di piccone stia lavorando in una cava di granito. Il piccone è di acciaio con tenore di carbonio sufficiente a renderlo scarsamente deformabile ma non tale da infragilirlo.
Ad ogni colpo il piccone si alza sopra la testa dell'uomo e poi è spinto con forza verso il basso seguendo una traiettoria ammettiamo circolare, il cui raggio è dato dal manico del piccone + braccio dell'uomo.
A) come si calcola l'energia cinetica di questo piccone?
B) come si calcola la forza con cui colpisce il granito?
C) come incide nel calcolo, l'area dell'urto? Se l'area d'impatto è piccola, la forza sarà più concentrata (un ago buca la pelle con una debole spinta perché la superficie di impatto è piccolissima). Se il picconatore avesse in mano una mazza, anche più pesante del piccone, ma piatta produrrebbe meno effetti sul blocco di granito.
Scusate se ho scritto tanto.
Ringrazio sin d'ora, chiunque vorrà rispondermi. Un cordiale saluto.

[LoreT314]

A) si tratterebbe di energia cinetica rotazionale $E=1/2 omega^2 I$ con $omega$ la velocità angolare e $I$ il momento di inerzia
B) qui credo entri in gioco il momento angolare $L=I*omega$, però per arrivare alla forza dovresti conoscere anche il tempo di durata dell'impatto
C)lì credo sia un discorso di pressione, a parità di forza con un'area ridotta la pressione è maggiore ma questo non ha alcun importanza nè nel calcolo dell'energia cinetica nè tantomeno della forza

[teorema55]

Dissento dal punto B)

La forza non ha relazione con il tempo. E' "istantanea". E' data dal lavoro svolto dal piccone (che equivale all'energia cinetica rotazionale) rispetto allo spazio compiuto dal momento dell'impatto, cioè la lunghezza della penetrazione del piccone nel granito. Ergo, detta P la penetrazione del piccone nel granito espressa in metri, è

$F=(1/2\omega^2I)/P$

In modo equivalente che conduce allo stesso risultato, l'energia del piccone al momento dell'urto, che è tutta cinetica, vale

$E=1/2mv^2$, con m massa del piccone in kg e v velocità al momento dell'impatto in m/s. Ricordando di nuovo che l'energia è un lavoro, abbiamo

$F=(1/2mv^2)/P$

IMHO

Marco