Visto che ha riproposto il post facendo "bump" , ti do qualche informazione, ma non so quale sia il tuo livello di studi attuale ; credo delle superiori , ma mi auguro che tu possa capire ugualmente.
Per cominciare , ti è chiaro che cos'è l'energia potenziale ? Penso di no . Questo concetto nasce nell'ambito della meccanica classica, quando c'è un campo di forze posizionali e conservative. Forze "posizionali" sono quelle che dipendono dalla posizione del punto del campo dove si trova una particella materiale, come per esempio nel caso del campo gravitazionale che la terra crea nello spazio circostante. ( ma se parli di un campo elettrostatico, la particella sarà una carica elettrica, che è soggetta alla forza del campo).
Dato un campo di forze posizionali , si calcola il lavoro che le forze del campo eseguono su una particella da un punto iniziale $A$ a un punto finale $B$ . SE capita che questo lavoro
non dipenda dal percorso seguito da A a B , ma dipende solo dalle due posizioni (cioè , se lo spazio è dotato di coordinate, dipende dalle coordinate dei punti iA e B ) , il campo di forze si dice "conservativo". Più brevemente, le forze in questo caso si dicono "conservative" .
Ora , si è trovato
comodo introdurre una funzione delle coordinate $U(x,y,z) $ ( ma non è obbligatorio considerare coordinate cartesiane) , tale che la variazione , cioè la differenza , tra i valori di questa funzione nel punto finale $B$ e nel punto iniziale $A$ sia uguale all'opposto del lavoro che le forze del campo eseguono , da $A$ fino a $B$: leggi attentamente
questo capitolo del prof Papa su lavoro ed energia, con particolare riguardo al paragrafo 4 e alle formule 12 e 14 . Naturalmente è bene che te lo legga tutto...
Perchè c'è questo benedetto segno "$-$" di mezzo ? Per complicare la vita ? No, per semplificarla . Infatti , siccome in ogni caso il teorema dell'energia cinetica dice che il lavoro delle forze agenti ( tutte, anche se ci sono forze no conservative) da $A$ a $B$ è uguale alla differenza tra energia cinetica "finale" e "iniziale" , abbiamo le seguenti uguaglianze :
$W = K(B) - K(A) $
questa differenza, se il campo è conservativo e NON ci sono altre forze agenti , è uguale al lavoro delle sole forze del campo , ovviamente!
D'altronde, per la convezione prima adottata su $U(x,y,z)$ , se il campo è conservativo abbiamo che il lavoro è dato da :
$W = U(A) - U(B)$
e quindi , uguagliando le due espressioni :
$ U(A) - U(B) = K(B) - K(A) \rarr U(A) + K(A) = U(B) + K(B) $
e questo non è altro che il famoso principio di conservazione dell'energia , che ti darà un gran da fare ma servirà anche a semplificarti la vita quando dovrai applicarlo. Vale ogni qualvolta c'è un campo conservativo , quindi anche nel caso del campo elettrico, se lo consideri esente da perdite di energia ( purtroppo ci sono anche lí) .
Questa è la storia dell'energia potenziale. In quanto al "potenziale" , si tratta dell'energia potenziale riferita all'unità di massa , o di carica elettrica. Niente di trascendentale , ma bisogna sempre stare attenti ai segni , e usare qualche grano di sale per capire chi è che compie il lavoro . Se , come normalmente si fa , si assume uguale a zero l'energia potenziale a distanza infinita dalla sorgente del campo, si può dire che il potenziale in un punto del campo è uguale al lavoro che il campo esegue nello spostamento della carica unitaria da quel punto all'infinito.
In questa
discussione , dove ci sono anche dei link particolari , trovi qualche dettaglio in più . Come vedi, il materiale nel forum c'è , ma non lo hai cercato.
Ti basta ?
We look for patterns when we are hungry or threatened, rather than bored. I don't think we needed to think about things when we were in standby mode in the ancient past.