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Lavoro

biologia


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Lavoro


Grandezza scalare associata a una forza il cui punto di applicazione si sposta lungo una linea. Il lavoro L compiuto da una forza costante F il cui punto di applicazione si muove su un segmento di lunghezza s definito dal prodotto scalare L = Fs della forza F per il vettore spostamento s rappresentato dal segmento s orientato secondo il verso di percorrenza. Lavoro di una coppia applicata a un organo rotante, prodotto scalare dei vettori momento della coppia e angolo di rotazione. Lavoro esterno o interno, lavoro compiuto su un sistema dinamico da parte di forze rispettivamente esterne o interne. Lavoro motore o resistente, lavoro di una forza che forma un angolo rispettivamente acuto od ottuso con il vettore spostamento. Lavoro elettrico, lavoro eseguito dalle forze del campo elettrico applicate alle cariche in moto. (Mediante lavoro elettrico si ha trasformazione di energia potenziale del campo in energia di altro tipo.). Lavoro di deformazione, lavoro compiuto da un sistema di forze esterne per portare un corpo o un sistema di corpi elastici dallo stato naturale (cio dallo stato di equilibrio precedente l'intervento delle forze) a una configurazione deformata di equilibrio.




u Biologia e Fisiologia

La materia vivente in grado di trasformare l'energia, cio di compiere del lavoro. Fondamentalmente le produzioni di lavoro appartengono a due tipi: a) produzione di lavoro meccanico il cui tipico esempio lo spostamento della forza peso nel superare dislivelli di altezza; lavoro meccanico l'energia spesa per vincere gli attriti (cammino o corsa in piano, nuoto, movimento del sangue nei vasi sanguigni); gli organi responsabili della produzione di lavoro meccanico sono i muscoli scheletrici, il miocardio, la muscolatura liscia degli intestini; b) produzione di lavoro chimico, ossia variazione di energia di legame che si manifesta, con la trasformazione di una sostanza in altre sostanze (metabolismo) oppure durante la creazione e il mantenimento di differenze di concentrazione di soluti (osmosi).

Ogni cellula in grado di produrre lavoro chimico. Sede di tale produzione sono i mitocondri. L'energia chimica a disposizione della cellula pu essere da questa trasformata in altre forme di energia (energia meccanica, energia elettrica, calore).

uFisica

Per definire il lavoro L di una forza F (P) variabile il cui punto di applicazione P descrive uno spostamento qualunque C, si costruisce innanzitutto il lavoro elementare, che il lavoro della forza F(P) per lo spostamento elementare, definito come il vettore di modulo pari all'elemento d'arco ds, parallelo alla tangente alla curva C nel punto P e orientato secondo il verso di percorrenza del punto di applicazione P. Il lavoro L allora l'integrale curvilineo di dL lungo l'arco di curva descritto dal punto di applicazione della forza:

Segue da questa definizione che la somma dei lavori di un sistema di forze applicate allo stesso punto uguale al lavoro della forza risultante.



Nel caso in cui la forza F derivi da un potenziale F (ad es. un potenziale elettrostatico o gravitazionale), cio se vale la relazione

F = - grad F

allora il lavoro elementare uguale al differenziale totale del potenziale cambiato di segno, cio

dL = - d F

Il lavoro ottenuto integrando - d F allora uguale alla variazione del potenziale tra la posizione di partenza e la posizione d'arrivo del punto di applicazione della forza, ed indipendente dal cammino percorso; in particolare il lavoro lungo una linea chiusa nullo.

La nozione di lavoro strettamente legata a quella di energia: ogniqualvolta una forza compie un lavoro si osserva una corrispondente variazione di energia nel sistema dinamico in studio.

Nel sistema SI l'unit di misura di lavoro (come dell'energia) il joule (J), che equivale al lavoro prodotto da una forza di 1 newton il cui punto di applicazione si muove di 1 m lungo la direzione della forza. Nel sistema CGS l'unit l'erg, che equivale a 10 joule. Se la forza espressa in chilogrammi e la lunghezza in metri (sistema pratico o tecnico), il lavoro espresso in kgm. Un kgm vale 9,81 joule.







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