¿Cómo puede la energía transformarse de una forma a otra?

Answer 1

La energía no es una cosa. No está hecho de nada. Es una descripción del movimiento de algo. Ese algo podría ser una molécula en movimiento, un fotón que se propaga, un electrón que se mueve por un cable, una partícula subatómica que hace algo. Hemos notado que cuando las cosas se mueven y cuando interactúan, sucede algo especial. Una descripción matemática particular sobre los movimientos de las distintas piezas siempre se suma a un valor constante. Esa descripción matemática es lo que llamamos energía. No es solo una descripción matemática, sino un conjunto de descripciones matemáticas que se definen de la manera correcta para que interactúen con las otras descripciones matemáticas de una manera que satisfaga esta observación de que la suma es siempre una constante. A esa condición la llamamos “conservación de la energía”.

Una con la que estamos muy familiarizados es la expresión 1/2 m V ^ 2. A esa descripción matemática en particular la llamamos “energía cinética”. Se asocia con el movimiento de una masa a la velocidad V. Si esa cosa choca con otra cosa, puede hacer que esa otra cosa salga a navegar con su propia V. La cosa original será tenga una V. más pequeña. Si esa colisión es una colisión elástica, entonces los dos nuevos 1/2 m V ^ 2 se sumarán a los 1/2 m V ^ 2 originales. Si la colisión es inelástica, entonces parte de la energía sacudirá las moléculas dentro de los objetos (ahora estoy hablando de objetos macroscópicos). La energía asociada con el movimiento de las moléculas (que llamamos calor a nivel macroscópico) será exactamente igual a la cantidad restante cuando los dos macroscópicos 1/2 mi V1 ^ 2 y 1/2 m2 V2 ^ 2 no Sume hasta el 1/2 m V ^ 2 original. La energía total sigue siendo la misma. Entonces algo de energía podría irse volando como fotones con energía h nu. Esa es solo otra descripción matemática de otro tipo de energía asociada con el movimiento del fotón. Cuando una masa se empuja cuesta arriba, tiene el potencial de volver a bajar y hacer el trabajo. Entonces, esta vez, la energía (llamada energía potencial) no se trata del movimiento actual sino de un movimiento pasado que se acumuló. Todos estos diferentes tipos de energía son expresiones matemáticas asociadas con el movimiento de algo. Y la energía de un sistema cerrado nunca cambia.

Answer 2

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Tal vez pueda dar otra vista.

Las matemáticas de la física nos dicen que hay una cantidad de cantidades que se conservan bajo transformaciones locales o globales.

Entonces, si, como encontramos en la práctica, la física es la misma en Londres, Nueva York y Canberra, entonces existe una “integral de movimiento” o propiedad matemática del sistema que se conserva a medida que nos movemos de un lugar a otro. A esta propiedad la llamamos impulso y experimentamos su conservación a medida que crecemos porque las matemáticas así lo dicen.

De manera similar, si los resultados de un experimento no dependen de cuándo se realiza (en las mismas condiciones, por supuesto), existe otra cantidad conservada que llamamos energía.

Eso fue clásico, pero las reglas similares se mantienen en la relatividad y la mecánica cuántica.

Así que ahora a la conversión. Si observamos las matemáticas, encontramos que la cantidad conservada puede tomar varias formas cuando la observamos.

Si observamos el agua que pasa por una cascada, vemos que tiene energía de movimiento, pero esto aumenta a medida que cae y gana velocidad. El fondo se ralentiza y notamos que se ha calentado un poco.

Si hacemos la contabilidad cuidadosamente, encontramos que la energía del movimiento, lo que llamamos energía cinética es proporcional a la velocidad al cuadrado del agua y a la masa. Escribimos esto convencionalmente como [math] E_ {ke} = \ frac {1} {2} mv ^ 2 [/ math],

A medida que el agua fluye hacia abajo, el aumento en esta cantidad es exactamente proporcional a la masa multiplicada por la caída en altura, por lo que decimos que [math] E_ {potencial} = mgh [/ math] para una constante g.

El aumento de la temperatura también es proporcional a la masa y a la energía ‘perdida’. Llamamos a la energía en el aumento de temperatura [math] E_ {heat} [/ math]

Encontramos, como debemos [math] E_ {ke} ^ {at \: top} + E_ {potencial} = E_ {ke} ^ {at \: bottom} + E_ {potencial} ^ {at \: bottom} + E_ {calor} [/ math]

Answer 3

La energía como un “proceso de transformación” suena misterioso, sin embargo, esto es solo una abstracción de eventos que involucran fuerzas específicas y tipos específicos de materia. La descripción más directa de los eventos, como una colisión entre objetos o la descomposición de una partícula en otras partículas, implica tratar esas fuerzas y partículas, cada una con sus propias leyes. Dado que la energía total se conserva en cualquier proceso, a veces es ventajoso analizar el evento mediante ecuaciones en las que “la energía anterior” es igual a “la energía posterior” y ahí es donde el término “transformación de energía” comienza a tener sentido.

Discutamos la conversión de energía de un proceso bien conocido: un generador que transforma energía mecánica en electricidad. El movimiento del generador crea un campo magnético variable en el tiempo que induce fuerzas electromotrices en los conductores eléctricos, lo que produce electricidad. Si alguno de estos términos es oscuro para usted, está bien. Son importantes solo para aquellos que estudian o diseñan dispositivos que involucran electricidad. Los términos “fuerzas electromotrices inducidas” y “movimiento” describen el generador muy bien sin el concepto de energía, pero para aquellos que no se preocupan por los detalles, abstraemos esto como “conversión de energía”.

Answer 4

Toda energía es movimiento. Y el movimiento se rige por las leyes de newton y la relatividad.

La energía potencial es una medida de la cantidad de fuerza o movimiento que puede generar un objeto en relación con otro objeto. Es la energía de la posición. Un objeto posee simultáneamente varios tipos diferentes de energía potencial, relacionados con cada una de las fuerzas conocidas y sus interacciones. La energía potencial se convierte en energía cinética a través de la aplicación de la fuerza.

Una bola sostenida sobre el suelo posee energía potencial gravitatoria. Al liberar la bola, la fuerza de la gravedad actúa sobre esa bola convirtiendo su energía posicional o potencial en energía cinética. Diferentes fuerzas otorgarán diferentes valores de energía potencial para diferentes objetos en diferentes distancias y en diferentes condiciones.

Pero todos aplican una fuerza para convertir la energía potencial en energía cinética.

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Answer 5

Por procesos físicos. Por ejemplo, la energía gravitatoria se convierte en energía cinética al caer. La energía NO es absoluta, depende del marco de referencia. Por ejemplo: desde nuestro punto de vista, al tumbarnos en el suelo, tenemos una energía gravitacional potencial de cero. Cuando el punto de referencia es la superficie del sol, nuestra energía potencial gravitatoria es gigantesca.

Answer 6

Echa un vistazo a “La aparición de la mecánica”. En la mecánica clásica partimos de la Segunda Ley de Newton y jugamos con las definiciones de velocidad y aceleración usando el cálculo para convertir [math] \ vec {F} = m \ vec {a} [/ math] en leyes equivalentes que gobiernan el impulso y el impulso y Energía cinética y trabajo . Luego inventamos la energía potencial como “trabajo almacenado” cuando el proceso es reversible, como cuando empujamos una bola cuesta arriba contra la fuerza de la gravedad (haciendo un trabajo en ella) y luego la dejamos ir para que la fuerza de la gravedad “devuelva” el Trabaja, generando energía cinética (de la bola) de acuerdo con la energía cinética y la ley de trabajo .

Lo principal a tener en cuenta es que estos conceptos “extra” de energía cinética, trabajo y energía potencial están “compuestos” de la ley original ([math] \ vec {F} = m \ vec {a} [/ math]) utilizando identidades matemáticas. La ventaja de usar conceptos de trabajo y energía es que son cantidades escalares que expresan leyes de conservación que de otra manera son menos obvias. ¡Simplifican los cálculos! Siempre se puede resolver todo desde [math] \ vec {F} = m \ vec {a} [/ math], pero generalmente sería mucho más difícil.