- Solleva lentamente la sfera: trascinala verso l'alto. Il lavoro della forza del campo è negativo, mentre l'energia potenziale U aumenta. Il trascinamento è una preparazione idealizzata: Ec = 0.
- Rilascia la sfera: il campo compie lavoro positivo. U diminuisce, mentre l'energia cinetica Ec aumenta.
- Osserva il bilancio: durante la caduta, confronta L, U, Ec ed Ec + U con l'energia al rilascio.
- Cambia campo: seleziona «Elettrostatico uniforme». La sfera positiva si muove verso la piastra negativa, analogamente alla caduta gravitazionale.
Puoi ruotare la scena e ingrandirla con il mouse o con le dita, mentre la sfera si muove solo lungo la verticale.
In entrambi gli scenari agisce una forza conservativa, diretta verso il basso. Si sceglie U = 0 al livello della piastra o del piano.
Campo gravitazionale: forza F = mg; energia potenziale U = mgh.
Campo elettrico uniforme: carica positiva q e campo E diretto verso la piastra negativa; U = qEh, con h misurata dal riferimento e con E inteso come modulo.
Lcampo = −ΔU ; ΔEc = Lcampo
In caduta, trascurando resistenze e prima dell'urto, la somma U + Ec rimane (idealmente) costante. Durante il sollevamento, un agente esterno fornisce energia contro la forza del campo.
Attenzione all'urto: al contatto il moto si arresta senza rimbalzo. Il valore finale di Ec visualizzato si riferisce all'istante immediatamente precedente l'urto: la dissipazione nell'urto non fa parte del bilancio mostrato.
Modello: il campo elettrico è assunto uniforme e la sua forza punta verso la piastra negativa. Le dimensioni della scena elettrica sono rappresentate in scala; le quote sono espresse in cm, quelle gravitazionali in m.
- Solleva la sfera a diverse altezze. Qual è il segno del lavoro compiuto dal campo mentre la sollevi?
- Rilascia la sfera: confronta l'aumento di Ec con la diminuzione di U in tre istanti diversi.
- Controlla se U + Ec resta circa uguale all'energia iniziale durante la caduta.
- Ripeti nell'altro scenario. Che cosa cambia nelle formule? Quale relazione rimane la stessa?
Conclusione: il lavoro positivo del campo corrisponde a una diminuzione di energia potenziale; il lavoro negativo a un aumento.
