La fisica dell’alpinistaenricomenestrinaase.weebly.com/uploads/3/2/4/9/3249414/fisica.pdfLa ﬁsica dell’alpinista Federico Bernardin Energia L’energia è deﬁnita come la capacità

La fisica dell’alpinistaFederico Bernardin

La fisica dell’alpinista

sabato 4 dicembre 2010


La forza



La forza



La forza



La forza

F = m x a



Energia



Energia



EnergiaL’energia è definita come la capacità di un sistema a compiere un lavoro.



EnergiaL’energia è definita come la capacità di un sistema a compiere un lavoro.

Tra le varie forme di energia, quelle importanti per un alpinista sono l’energia posizionale (gravitazionale) e quella cinetica



Energia = Lavoro



Energia = LavoroIl lavoro di strofinamento di una mano contro l’altra, si trasforma in calore




il lavoro fatto dall’acqua nelle centrali idroelettriche si trasforma in corrente elettrica




il lavoro fatto dall’acqua nelle centrali idroelettriche si trasforma in corrente elettrica

In pratica ogni lavoro si trasforma in energia e viceversa



Energia di posizione




E = m × g × h




0 m

12 m

30 m

50 m

E = m × g × h




0 m

12 m

30 m

50 m

E = m × g × h

E = 0




0 m

12 m

30 m

50 m

E = m × g × h

E = 0

E = m x 120




0 m

12 m

30 m

50 m

E = m × g × h

E = 0

E = m x 120

E = m x 300




0 m

12 m

30 m

50 m

E = m × g × h

E = 0

E = m x 120

E = m x 300

E = m x 500




0 m

12 m

30 m

50 m

E = m × g × h

E = 0

E = m x 120

E = m x 300

E = m x 500più aumenta l’altezza più

aumenta l’energia associata con l’oggetto che viene alzato




0 m

12 m

30 m

50 m

E = m × g × h

E = 0

E = m x 120

E = m x 300

E = m x 500più aumenta l’altezza più

aumenta l’energia associata con l’oggetto che viene alzato

L’energia è il lavoro fatto per alzare l’oggetto contro la forza

di gravità



Energia cinetica



Energia cinetica

E = ½ m×v²



Energia cineticav=2m/s

E = ½ m×v²




E = ½ m×v² E = m×2




v=4m/s

E = ½ m×v² E = m×2




v=4m/s

E = ½ m×v² E = m×2

E = m×8




v=4m/s

v=10m/s

E = ½ m×v² E = m×2

E = m×8




v=4m/s

v=10m/s

E = ½ m×v² E = m×2

E = m×8

E = m×50




v=4m/s

v=10m/s

v=20m/s

E = ½ m×v² E = m×2

E = m×8

E = m×50




v=4m/s

v=10m/s

v=20m/s

E = ½ m×v² E = m×2

E = m×8

E = m×50

E = m×200




v=4m/s

v=10m/s

v=20m/s

E = ½ m×v²

più aumenta la velocità più aumenta l’energia associata al

movimento

E = m×2

E = m×8

E = m×50

E = m×200



Attrito



Attrito



Attrito



Attrito

Tramite la forza di attrito l’energia indipendentemente

dalla sua forma viene trasformata in calore e

deformazione



Situazioni



Situazioni



Situazioni



Situazioni

Corda bloccata



Situazioni

Corda bloccata

Corda frenata



Corda bloccata



Corda bloccata

La situazione a corda bloccata può essere causata dalla presenza di un nodo bloccante, oppure dalla corda incastrata in qualche fessura.



Corda bloccata


In queste situazioni quasi tutta l’energia va a dissiparsi sulla corda




In queste situazioni quasi tutta l’energia va a dissiparsi sulla corda

Corda bloccata



L’energia si trasforma









L’energia si trasformaEnergia di posizione




Energia Cinetica




Energia Cinetica

Deformazione corda



forza di arresto



forza di arresto

La forza di arresto è la forza con cui la corda ci frena.



forza di arresto

La forza di arresto è la forza con cui la corda ci frena.

Più elevata è la forza di arresto più alta è la deccelerazione che l’alpinista subisce di conseguenza più gravi sono i danni al suo corpo.



fattore di caduta



fattore di cadutaEnergia di posizione



fattore di cadutaEnergia di posizione ∝ Altezza di caduta

(lunghezza del volo)





Capacità di assorbire energia





Capacità di assorbire energia ∝ lunghezza della corda






Fc =






lunghezza del voloFc =






lunghezza del voloFc =

lunghezza della corda interessata nel volo



Corda frenata



Corda frenata



Corda frenata

L’energia va quasi tutta sul freno e si

dissipa per attrito in calore



Il freno è meglio



Il freno è meglio

Il freno permette di ridurre enormemente la forza di arresto.



Il freno è meglio

Il freno permette di ridurre enormemente la forza di arresto.

Il freno permette di applicare una piccola forza in ingresso e di ottenere una forza n volte più grande in uscita(moltiplicatore).



Catena di frenata



Catena di frenataL’alpinista cade e la

corda si tende




corda si tende

il freno entra in funzione




corda si tende


il nostro braccio trattiene con una

certa forza




corda si tende



certa forza

l’energia viene dissipata nel freno




corda si tende



certa forza

l’alpinista viene frenato in maniera

non traumatica

l’energia viene dissipata nel freno



Con o senza rinvio



Con o senza rinvioCiò che varia in una caduta frenata è la quantità di energia da dissipare.




Senza rinvio tutta l’energia si dissipa sul freno.




Senza rinvio tutta l’energia si dissipa sul freno.

Con rinvio, invece, si introduce un secondo punto di attrito e quindi di dissipazione di energia.



Dissipazione di energia

45% sosta31% rinvio19% corda5% mano




0

20

40

60

80

Energia nel freno (%)

Senza rinvio Con rinvio





0

20

40

60

80

Energia nel freno (%)

Senza rinvio Con rinvio

0%

25%

50%

75%

100%

Energia dissipata

Freno Rinviomano corda




Perchè mettere il rinvio




Riducendo l’energia da dissipare in sosta, meno corda dovrà scorrere nel freno, l’alpinista sarà in grado di trattenere più facilmente la caduta.




Riducendo l’energia da dissipare in sosta, meno corda dovrà scorrere nel freno, l’alpinista sarà in grado di trattenere più facilmente la caduta.

In torre con una caduta superiore ai 3m senza rinvio con mezzo barcaiolo non si riesce a trattenere.



Riassunto



Riassunto

Cerchiamo di evitare il caso corda bloccata



Riassunto


Il freno salva la vita, usiamolo correttamente



Riassunto


Il freno salva la vita, usiamolo correttamente

Mettiamo il rinvio il prima possibile



Grazie!


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