¿Por qué es tan importante la conservación de la energía?

Answer 1

Porque la naturaleza no quiere romper la simetría .

Y esta es una de las ideas más hermosas en Física, que también está criminalmente subestimada. Se llama Teorema de Noether .

Pero para entender lo que significa, primero debemos familiarizarnos con un par de cosas:

• Simetrías, los matemáticos tomaron la simple idea de la simetría y la tomaron como si no hubiera un mañana. Así que aquí es cómo un matemático define la simetría:
  “La simetría es simplemente Invarianza, si un sistema no cambia incluso después de algunas transformaciones, se dice que el sistema es simétrico bajo esas transformaciones. ”

Ejemplos obvios son simetrías geométricas:

Los triángulos equiláteros son simétricos en 1 forma original , 2 rotaciones y 3 transformaciones de reflexiones, por lo que suman 6 simetrías.

En el caso del cuadrado:

1 original , 3 rotacionales , 4 transformaciones reflexivas , por lo que suman 8 simetrías .

Tomemos el ejemplo tridimensional de un tetraedro :

12 simetrías rotacionales , la reflexión creará aún más simetrías.

Y podemos combinar varias transformaciones para formar aún más simetrías, como:
2 rotaciones + 1 reflexión ,
O
3 reflexiones + 2 rotaciones etc.
El estudio de las simetrías se denomina teoría de grupos. (cuento para otro día)

Pero los sistemas de similitud también pueden existir en sistemas no geométricos, por ejemplo:

“Si se desplaza un sistema (digamos una caja llena de bolas) con cierta distancia (d), y el sistema permanece sin cambios , entonces podemos decir que el sistema es simétrico bajo transformación de desplazamiento “.

Más adelante veremos más ejemplos, lo siguiente que queremos entender es:

• Mecánica lagrangiana y hamiltoniana
  Todo lo que hicimos en Mecánica Clásica, durante nuestra escuela secundaria, se compone de diagramas de cuerpo libre con vectores de Fuerza y ​​sus componentes, que se parecen a esto:

Pero cuando tomé Mecánica Clásica en mi universidad, conocí un enfoque completamente diferente para resolver sistemas mecánicos simples y complejos que utilizan la formulación de Lagrangian y Hamiltonian, que era bastante elegante.

Lagrangiano se define como: L = T – V
donde T es la energía cinética total del sistema y V es el potencial bajo cuya influencia está funcionando el sistema.
El hamiltoniano se puede definir como: H = T + V

Se vuelve un poco complicado después de esto, pero eso no es de nuestra incumbencia aquí. Sin embargo, hay un resultado muy importante, que corresponde al ” Principio de la acción mínima “, que gobierna qué camino tomará el sistema en un Lagrangiano determinado.

Ahora que he llegado a qué, creo que es la idea más hermosa de todos los tiempos, el Teorema de Noether .

Esta maravillosa dama demostró que todo tipo de simetría en un sistema da lugar a una única Ley de Conservación.

• La simetría rotacional dará lugar a la conservación del impulso angular . En palabras sencillas, “si giras todo el Universo (un sistema) en algún ángulo ([math] \ theta [/ math]), nada cambia, esta es la razón detrás de la conservación del Momento Angular”.

• La simetría traslacional dará lugar a la Conservación del impulso lineal . En palabras simples “Si mueves todo el Universo (un sistema) una cierta distancia (d), nada cambia, esta es la razón detrás de la conservación del momento lineal”.

• La simetría temporal dará lugar a la conservación de la energía . En palabras sencillas: “Si abandonas todo el Universo por algún tiempo (t), nada cambia, esta es la razón detrás de la conservación de la Energía“.

Hipnotizante , ¿no es así?

Anexo : No he hecho justicia a la verdadera belleza matemática que posee este teorema, ya que he visto que muchas de mis respuestas no obtuvieron opiniones porque eran largas y técnicas. Intenté hacerlo lo más simple posible. Si desea la prueba, me llevará casi 5 conferencias para enseñarle desde cero, pero por favor comente si tiene alguna duda o sugerencia. Me encantará elaborar.
Además, la gente pregunta acerca de la Conservación de la Misa, es un poco difícil de entender desde el Teorema de Noether si se está enfocando de manera no relativista, ¿por qué? Lee esto:
La respuesta de Mohak Shukla a ¿Qué es la masa?

Sin embargo, se puede ver cómo la masa entra en escena, en la conservación de los momentos, la energía (si se considera la relatividad) y el centro de masa.

Answer 2

La conservación de la energía es una parte muy importante de la planificación energética y su gestión. No solo ahorra recursos de energía para el futuro, evita el uso derrochador de la energía, proporciona una solución a la crisis energética y garantiza una mayor disponibilidad / consumo per cápita, sino que también controla la degradación y la contaminación del medio ambiente.

La nueva estrategia enfatiza una mayor dependencia de las fuentes de energía no agotables y no convencionales para conservar los recursos convencionales agotables como el carbón, el petróleo, el gas natural, etc. Es por eso que se están haciendo esfuerzos para promover el desarrollo y el uso de fuentes no convencionales. de energía. Otro aspecto de la conservación de la energía está relacionado con la reducción del consumo de energía.

Esto se puede lograr cambiando los hábitos individuales, utilizando la última tecnología, reduciendo el subsidio y aumentando el precio de la energía. Por ejemplo, se puede ahorrar mucha electricidad utilizando lámparas de bajo consumo. El Superglue proporciona un 20% más de luz y ahorra hasta un 10% de energía.

De manera similar, muchas calderas convencionales podrían ser reemplazadas por gasificadas y podría agregarse una etapa de turbina de gas a las turbinas de vapor para dar una operación de ciclo combinado que produce de un 25 a un 30 por ciento más de energía de la misma cantidad de carbón. El aumento del factor de carga de la planta (PLF) de las plantas térmicas existentes es otra área que ofrece un buen alcance para la planificación energética. Se estima que un incremento del 1% en PLF produce 4,000 millones de unidades adicionales de electricidad que cuestan rupias de 2,500 crores.

Otro paso significativo en esta dirección sería reducir el desperdicio de energía. En la India, aproximadamente el 23 por ciento de la energía eléctrica se pierde durante la transmisión y distribución. Esto se puede reducir adoptando las medidas apropiadas. Se puede imponer una multa e iniciar acciones legales contra robo de energía. La privatización es otra sugerencia que puede obtener los resultados deseados y mejorar la generación, transmisión y distribución en el sector eléctrico. La energía es clave para el desarrollo moderno.

Por lo tanto, es necesario pensar seriamente para mejorar este sector al inducir nuevas tecnologías, atraer más inversiones, desarrollar fuentes no convencionales e inculcar hábitos de ahorro y conservación.

Para más información visite :

¿Cuáles son las fuentes alternativas de energía? ¿Explica la conservación de la energía?

Answer 3

Porque es fundamental para nuestra comprensión del universo.

La conservación de la energía fue en realidad un concepto que se desarrolló después de Newton. El concepto de la energía del movimiento fue codificado originalmente por Emilie du Chatelet en su traducción al francés de los Principia de Newton. El uso de la energía como una cantidad útil se realizó más tarde en los formalismos de Lagrangiano y Hamiltoniano de la mecánica. De hecho, para una partícula libre, es fácil mostrar que la energía se conserva utilizando las ecuaciones de Euler-Lagrange.

Lo interesante del enfoque de Lagrangian respecto a la mecánica es que se deriva de una construcción puramente matemática de minimización de caminos, sin suposiciones físicas a priori. Sin embargo, la correspondencia con la física es directa e intuitiva: las partículas toman una trayectoria única a través del tiempo. Esto significa que hay una solución única, que es el requisito que define la técnica de minimización de rutas.

Así llegamos al principio de acción mínima de Hamilton, uno de los principios más importantes y poderosos de la física.

Sin embargo, podemos ir incluso más profundo y más fundamental que el principio de acción mínima de Hamilton.

El genio de Emmy Noether, un matemático alemán que trabajaba en la época de Einstein, descubrió el principio de simetría más profundo: para cada simetría continua, existe una ley de conservación asociada.

Este es el teorema de Noether.

Todas las ecuaciones de la física son invariantes a la traducción de tiempo, lo que indica directamente que la energía debe conservarse de acuerdo con el teorema de Noether.

Si no se conservara la energía, entonces las leyes de la física cambiarían con el tiempo. Según nuestro conocimiento, esto no ha ocurrido en el pasado, según las observaciones astrofísicas que remontan miles de millones de años hacia el origen del universo. Tenga la seguridad de que esta propiedad de simetría temporal se prueba continuamente y aún no ha mostrado ninguna desviación que nos lleve a sospechar que la conservación de la energía no es válida.

Si un día encontramos evidencia de una desviación de la simetría temporal, entonces la conservación de la energía seguirá siendo una muy buena aproximación a la realidad observada.

Answer 4

Es importante recopilar y utilizar la energía de manera inteligente y, por lo general, asigna un gran valor a la “conservación”, pero debe ponerse en contexto. La población humana se expandió de miles de individuos a miles de millones utilizando energía fuera de nuestros cuerpos. Inicialmente, la energía de los animales se usó para crear la revolución agrícola en la que nuestra capacidad para expandir artificialmente nuestro suministro de alimentos permitió una expansión proporcional de nuestra población. Sólo tanta gente puede vivir cazador / recolector.

Luego, usamos la energía eólica y del agua (energía x tiempo) para expandir aún más nuestra productividad, pero luego surgió un crecimiento casi ilimitado cuando aprendimos a aprovechar la energía de la combustión para realizar trabajos tales como ferrocarriles de vapor y productores de energía estacionarios para la producción.

Luego el petróleo condujo a la combustión interna y creadores de energía portátiles; coches, camiones etc.

Ahora hemos expandido nuestra producción de energía hasta el punto de que la biosfera de nuestra Tierra está a punto de romperse bajo la tensión de los productos de esta combustión que entran en nuestra atmósfera. Las predicciones más graves indican que para 2023, podríamos entrar en un punto de no retorno donde la contaminación producida por el hombre cambiará nuestro clima tan rápidamente que nunca nos recuperaremos. La vida humana podría haber terminado. De manera más optimista, la vida humana comenzará a atragantarse con su propio nido sucio. Comenzando con 2 millones de muertes debidas a la respiración, nuestra atmósfera tóxica hecha por el hombre se sumó a un futuro inestable donde las inundaciones costeras, los fracasos de los cultivos y la muerte de los océanos conducirán más lentamente a nuestra desaparición como especie.

No es que el uso de energía per se sea malo, sino el daño que hicimos para obtener y usar esa energía. Sería inteligente eliminar todas las formas de consumo de combustibles fósiles que tengan alternativas renovables. Tenemos la tecnología para reducir el consumo en un 90% si decidimos dejar de ser influenciados por el interés personal de los combustibles fósiles que controla la mayoría de nuestras grandes políticas.

Afortunadamente, las energías renovables sin subsidios están empezando a ser más baratas que los combustibles fósiles con sus subsidios masivos causados ​​por ignorar los daños causados ​​por su consumo. Claro, conserva todos los combustibles fósiles que se usen porque seguramente destruirán nuestra especie si nos mantenemos en el camino actual. Es simplemente una cuestión de cuándo. Los seres humanos pueden no ser lo suficientemente inteligentes como para tomar esa decisión crítica.

Answer 5

Encuentro preguntas como esta un poco extrañas, pero haré lo mejor que pueda. La razón por la que me parece extraño es que las leyes fundamentales del universo no están realmente abiertas a la negociación.

La conservación de la energía explica varios elementos que las personas experimentan todos los días. Por ejemplo, al bajar una colina en un automóvil o en bicicleta, aumenta la velocidad a medida que cambia la energía potencial (desde la altura) a la energía cinética (desde la velocidad). La conservación de la energía no solo dice que esto sucederá, sino que también le permite calcular la velocidad final basándose en la altura inicial.

Otra faceta importante de la conservación de la energía es explicar por qué algunos esquemas comunes están condenados al fracaso. Una pregunta muy común sobre los coches eléctricos es la siguiente:

“¿Por qué no puedo conectar un generador a una rueda del automóvil eléctrico (o una rueda adicional) y usarlo para cargar la batería mientras se conduce? Sería una excelente manera de ampliar el rango”.

La conservación de la energía deja en claro que cualquier energía extraída del automóvil y colocada en la batería reducirá la velocidad del automóvil. Así es como funciona el frenado regenerativo. Para mantener la velocidad constante, debe devolver esa energía a la energía cinética del automóvil. En realidad, también debe agregar energía adicional para cubrir las pérdidas por fricción, resistencia de los neumáticos y pérdidas debidas al arrastre del viento.

Jugar con un pequeño generador de manos realmente ayuda a explicar esto. Lego hace uno, o un viejo generador de bicicleta funcionaría. Sin una carga eléctrica, son bastante fáciles de girar. Sin embargo, cuando se aplica una carga, se vuelven mucho más difíciles de girar. Tienes que poner energía en el mecanismo que es al menos tanto como la carga se lleva a cabo.

Answer 6

No solo es importante, es la ley.

Para los físicos, define cómo funcionan las cosas. Para todos los demás a los que tienen que obedecer, trate de anular la ley.

Answer 7

Básicamente, cuando piensas en energía, siempre está relacionado con la masa, los fotones o las cargas eléctricas en su núcleo, independientemente del tipo de energía del que hablemos.

Ahora todas estas cantidades que mencioné (masa, fotones y cargas eléctricas) siempre se conservan>

Esto implica directamente que se conserva la energía asociada a ellos.

Por ejemplo, cuando consideras una partícula, su energía es mayor de su masa.

su energía potencial = mgh (en la tierra si consideras que el suelo tiene un potencial de 0)

Su energía cinética = 0.5mv ^ 2.

Así que todas estas energías involucran la masa.

Así como se conserva la masa (en la mecánica clásica) se conserva la energía.

Answer 8

La conservación de la materia y la energía es una idea fundamental en la que se basa el universo. Nos dice que las cosas (materia o energía) no aparecen y desaparecen simplemente de una manera u otra. Nos permite rastrear de dónde vienen las cosas y adónde van. Esto a su vez nos ayuda a resolver problemas. La conservación de la energía nos permite vincular cosas que no podríamos vincular normalmente y resolver fácilmente ecuaciones difíciles.

Ejemplo: un resorte en una máquina de pinball antigua tiene una constante de resorte de 10 N / m. Si el resorte se comprime 6 cm y se lanza una bola con una masa de 50 gramos, se dispara por la rampa. ¿Qué altura alcanzará antes de detenerse y volver a bajar?

Esto sería imposible de hacer sin la conservación de la energía, pero es fácil de hacer con ella. Acabamos de establecer la energía potencial elástica (1/2 kx ^ 2) igual a la energía potencial gravitacional (mgh) y resolvemos para h.

1/2 (10 N / m) (0.06 m) ^ 2 = (0.05 kg) (9.8 m / s ^ 2) h

0.018 Nm = (0.49 N) h

h = 0.037 m = 3.7 cm

Parece que necesitamos un resorte más rígido o una compresión más grande si queremos jugar.

Answer 9

¿Por qué es importante para las leyes de la física en general? Mira las otras respuestas. ¿Por qué es útil? Porque es fácil. Como en casi todos los temas de la escuela, los maestros les muestran a los estudiantes la manera difícil de resolver un problema antes que la manera fácil; en este caso, las ecuaciones cinemáticas son difíciles (p. ej., x = xi + vi * t + 1/2 en ^ 2), mientras que la conservación de la energía es la más fácil. Puede responder a la mayoría de los problemas físicos de la física de la escuela secundaria de forma rápida y sencilla utilizando la conservación de la energía y por eso es importante para un estudiante de física.

Answer 10

La conservación de la energía es solo una forma de equilibrar la energía de una forma a otra. Igual que equilibrar presupuesto y gasto en contabilidad. Como sabe que la energía no se puede crear ni destruir, utilizamos la conservación de la energía para equilibrar nuestros “talonarios de cheques” de energía.

Es importante hacerlo para calcular cuánto necesitamos generar. Imagínese si los fabricantes de aviones no hubieran especificado la cantidad de combustible que el avión necesita para viajar sobre el océano Atlántico. Para que usted sepa la cantidad de combustible que necesita. Necesita saber cuánta energía en combustible se puede convertir en energía cinética rotacional de los ejes de turbo en los motores.

Answer 11

Bueno, la única respuesta es el futuro. Puedo hablar en términos de ciencia ficción o solo el próximo siglo. Si bien hay una carga métrica de materia / energía en el universo, aún es finito, por lo que eventualmente nos agotaremos y sufriremos algo llamado muerte térmica. Ahora por el más relevante. Al conservar los recursos energéticos podemos mantener más energía para más adelante. Al no gastarlo ahora, lo tenemos para más tarde. Piense en la energía como un recurso, como los árboles, que resultan ser ambos. Cuando cortamos árboles, luego hay menos árboles para cortar o disfrutar. O piense en el petróleo, que se requiere para prácticamente todas las facetas de la economía estadounidense. De solo usar todo el petróleo, la economía mundial colapsaría. Ahora, algunos pueden decir que estoy hablando fuera de mi culo, pero nada. Yo soy.

Answer 12

Debido a que la energía es importante para continuar con la vida, incluso es importante para que las cosas sean como son, es la capacidad de hacer trabajo. El trabajo es un medio para desarrollar cualquier cosa en el universo, incluido el universo en sí mismo.

Answer 13

La conservación de la energía significa ahorrar o no consumir algo de energía, para cualquier propósito. Dado que nuestras fuentes de energía son predominantemente hidrocarburos (el 81% de la energía total producida proviene de hidrocarburos).

Por lo tanto, la conservación de energía se traduce directamente en la reducción de la generación de energía o en la reducción de la producción de gases de efecto invernadero.

Answer 14

Porque muestra que hay consecuencias para todas las acciones (pro, con o neutral). Usar la energía de una manera significa privar ese uso de otra manera. “Por cada acción, hay una reacción igual y opuesta”. La contaminación, por ejemplo, es una reacción de contaminación para aprovechar la energía de su fuente.

Answer 15

La energía proviene del uso de recursos para generar electricidad. La mayoría de las formas en que hacemos energía no son tan limpias como la solar o la eólica. Al ahorrar energía, protegemos el medio ambiente de daños adicionales y causamos menos desperdicio.

Answer 16

PBS Spacetime tiene un video impresionante sobre el tema.

¡Espero que esto ayude!

Answer 17

Acerca de todas las ecuaciones en la física se trata de equivalencias o alguna forma de conservación de la energía.