Lavoro ed Energia: problema sull'energia cinetica

Da quale altezza dovrebbe cadere un'automobile per acquistare un'energia cinetica uguale a quella che avrebbe se viaggiasse alla velocità di 100 Km/h ?


Problema semplice ma istruttivo: qual'è la soluzione più semplice che riuscite a trovare per questo problema?
La mia ve la rivelerò tra qualche giorno.



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LA MIA SOLUZIONE
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L'approccio più semplice mi sembra quello di considerare che, sia che il moto avvenga in orizzontale sia che avvenga in caduta libera verticale, l'energia cinetica acquisita dall'automobile viene a dipendere unicamente dalla sua velocità: quando l'auto avrà la stessa velocità, allora avrà la stessa energia cinetica. Nel moto di caduta libera (moto uniformemente accelerato) l'automobile acquisterà una velocità e percorrerà uno spazio in base alle relazioni del moto (fig.1)

(1)

In particolare , dalla prima delle due è subito possibile ricavare il tempo di caduta al momento in cui la macchina ha acquisito una velocità di 100 Km/h = 27,8 m/sec e dunque ha la stessa energia cinetica della stessa vettura che viaggiava in orizzontale alla stessa velocità. In particolare, il tempo trovato è t =2,8 sec.
In questo tempo l'automobile percorre uno spazio Sy = h = 39,4 m

Un altro approccio utile e semplice sarebbe quello di considerare che in entrambe le situazioni l'automobile compie un lavoro. In particolare, nel moto verticale l'automobile compie un lavoro tale che

(2)

E' facile a questo punto trovare che

(3)

Problema di fisica: Lavoro

Un uomo spinge un blocco di 30 kg per 10 metri lungo un piano orizzontale a velocità costante con una forza inclinata di 45° sull'orizzontale. Se il coefficiente di attrito dinamico è 0,20, quanto lavoro fa l'uomo sul blocco?

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Mi ripropongo di fornire la mia soluzione del problema in questo fine settimana. Nel contempo vi invito a proporre le vostre.

Nella mia soluzione ho utilizzato matematica molto elementare.
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Dal momento che il blocco si muove a velocità costante, la risultante di tutte le forze applicate al blocco deve essere nulla.

Alcune semplici considerazioni geometriche portano a concludere che le componenti in x e y della forza applicata (in blu) sono tra loro uguali e quindi la forza applicata non è altro che la diagonale di un particolare quadrato i cui lati sono Fx = Fy.

Ricordo che 

Fx = sin 45° F

Fy = cos 45° F

Dalla considerazione iniziale (risultante nulla) deriva che :

N = Fy + mg

f = Fx (indico con f la forza di attrito)

Semplici calcoli portano al risultato F = 104 N

Il lavoro non è altro che L = F s = 735 Joule

Destini del Piruvato e complesso Piruvato deidrogenasi: uno sguardo d'insieme

Si tratta chiaramente di una visione globale dell'intricato processo: il complesso è meravigliosamente architettato e di grandi dimensioni (massa molecolare di qualche milione di dalton), inoltre il meccanismo catalitico è molto raffinato: il piruvato viene dapprima decarbossilato a opera dell'enzima E1, associato alla TPP: si forma così CO2 e idrossietil TPP (HETPP). La lipoamide, il gruppo prostetico di E2 contribuisce al trasferimento dell'unità  bicarboniosa dall'HETPP al CoA: la forma ossidata della lipoamide accetta il gruppo idrossietile dall'HETPP. Durante il trasferimento, la lipoamide viene ridotta e il gruppo idrossietile viene trasformato in gruppo acetilico, per formare acetildiidrolipoamide. Trasferendo il gruppo acetilico al CoA, si forma l'acetil CoA. Come ultima cosa, la terza unità enzimatica del complesso, E3 (DLDH), riossida la lipoamide, utilizzando il FAD che a sua volta, come FADH2, viene ossidato dal NAD+.

Molti gli aspetti interessanti. Quello che maggiormente ha interesse per me è questo "anomalo" trasferimento di elettroni : solitamente il FAD ha proprio la funzione di ricevere elettroni dal NADH/H+ ! E' chiaro che il fatto che il FAD sia associato all'enzima (DLDH è una flavoproteina) determina una variazione nel suo potenziale di trasferimento di elettroni.

Una maniera divertente e creativa per considerare gli aspetti evidenziati in questo post la trovate QUI

Come ogni aspetto della vita, però, esiste anche  un risvolto drammatico: il deficit di Piruvato deidrogenasi, dovuto a una  condizione genetica alterata rispetto alla norma, compromette il regolare svolgimento del metabolismo glucidico, determinando, in particolare, accumulo di acido lattico nei tessuti. In seguito a ciò, i muscoli e il cervello risultano gravemente colpiti, soprattutto in età infantile. Nella forma neonatale, la prognosi è infausta.

Recentemente si è iniziato a guardare a questa malattia con qualche speranza: il fenilbutirrato potrebbe agire favorevolmente sull'attività dell'enzima (Brunetti-Pierri) .

Naturalmente non mancano i riferimenti web:
1) Orphanet
2) Il giardino degli angeli
3) Osservatorio malattie rare

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ultimo aggiornamento : 28 maggio 2016

Una molecola al giorno: ADENINA

Sistemi di riferimento inerziali

Informale, preciso quanto basta, mai svincolato dai contesti reali, concreto ed essenziale.

Il prof. Matteo Fici  illustra sinteticamente i concetti chiave circa i sistemi di riferimento inerziali.

Grazie

:-)

Divagazioni quantistiche

Glicolisi e recupero anaerobico di NAD+

"Ancora glicolisi ?" ,direte...

Ebbene sì, ancora glicolisi.

E' la principale via per il metabolismo del glucosio ed è una via metabolica particolare: può utilizzare ossigeno (glicolisi aerobia) oppure no (glicolisi anaerobia); senza contare che nelle cellule tumorali a rapida crescita, questa via metabolica procede ad una velocità piuttosto elevata...

Nell'immagine sono messi in evidenza i passaggi essenziali, gli enzimi implicati e una piccola nota sul recupero anaerobico del NAD+, importante affinché si abbia un flusso glicolitico  funzionale.

Benvenuti

Benvenuti a tutti.

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Vi invito a ritornare tra breve o a consultare sulle pagine di Ispido Café le novità circa questi ispidi piccoli passi nel mondo delle scienze.

un abbraccio

;-)