¿Por qué cada forma de energía equivale a la energía cinética?

Answer 1

La energía de una partícula (o sistema unitario) se define (clásicamente) como una fuerza, integrada en la distancia a lo largo de la cual se ejerce la fuerza: [math] E = \ Int F (r) dr [/ math]. Eso sí, la energía no es una cosa real / tangible. Es solo una construcción puramente matemática que utilizamos, porque simplifica el cálculo. Esto se debe al hecho de que esta construcción matemática se conserva. Que yo sepa, no hay una interpretación física más profunda que la matemática abstracta.

Hay solo 4 fuerzas (conocidas) en el universo: la fuerza fuerte, la fuerza débil, la fuerza electromagnética y la fuerza gravitacional . Y podría decirse que esto último no se considera una fuerza, pero no nos detengamos en el misterio de la relatividad general en este momento …

Por lo tanto, uno solo podría discernir 4 tipos de energía en el universo , cada uno correspondiente a una fuerza. Todas las formas “diferentes” de energía se reducen a ser una de esas cuatro . Simplemente parecen diferentes, porque el sistema en cuestión es complejo y enorme en comparación con los sistemas de una sola partícula, y porque uno puede hacer una buena aproximación estadística de la energía del sistema al observar las cantidades macroscópicas , en lugar de elaborar la integral mencionada anteriormente, para Cada partícula (o sistema unitario) en el sistema bajo consideración.
Tomemos por ejemplo un gas de partículas en un recipiente. En lugar de medir las fuerzas electromagnéticas ejercidas sobre cada partícula de gas, integrándolas a lo largo de la vía de cada partícula y luego sumando todos estos números, parece mucho más fácil simplemente multiplicar la presión y el volumen del gas, que, según la termodinámica estadística: Es igual a su energía.
Si analiza la teoría de la termodinámica estadística, descubrirá que se basa únicamente en fuerzas electromagnéticas: ¡las partículas se repelen entre sí debido a su carga electromagnética! (Bueno, originalmente se basaba en la mecánica newtoniana, pero ahora sabemos que en este caso la mecánica newtoniana puede ser reemplazada por el electromagnetismo).
De hecho, probablemente la mayoría de las “diferentes formas de energía” que se puedan imaginar son todas de origen electromagnético . Calor energía, energía química, lo que sea! Notables excepciones serían la energía gravitacional y la energía nuclear (“fuerza fuerte”).

Otra afirmación importante es que, desde el punto de vista anterior, la “energía cinética” de una bola cargada se puede ver como, por ejemplo, energía gravitacional o electromagnética, ya que la bola podría haber recibido energía de una fuerza gravitacional o electromagnética. Pero en realidad no importa: la energía es solo un concepto matemático, y es universal. No hay necesidad de etiquetar la energía como de un tipo u otro . Lo último lo explicaré en el siguiente párrafo.

Su pregunta ahora debería reducirse a: ¿por qué estas cuatro formas de energía son equivalentes, cuál es la prueba física de que se intercambian? Aquí es donde mi conocimiento se vuelve menos cualitativo, pero déjame decirte esto:
1. Todas las energías aún pueden expresarse en unidades de [math] \ frac {kg \ cdot m} {s ^ 2} [/ math], así que las agregamos de manera segura y obtenemos un resultado significativo.
2. Cada vez que los agregamos, su combinación todavía parece estar conservada, no importa lo que intentemos *.

Por lo tanto, uno podría decir que “toda la energía es de la misma forma” . Porque realmente no hay forma de discernir los diferentes tipos una vez que te das cuenta de que pueden intercambiarse libremente, de la misma manera que “todo el dinero es de la misma forma”. Todas las monedas son solo una forma diferente de representar el crédito , al igual que todas las energías son una forma diferente de representar … esa misteriosa construcción matemática que parece estar conservada en todo momento .

* Por ejemplo, la cantidad de “energía gravitatoria” que se pierde al dejar caer una bola cargada positivamente en un tazón grande que tiene una carga ligeramente positiva (solo un poco, por lo que la partícula realmente caerá en el tazón y no solo será rechazada tan fuerte que rebote) fuera y fuera) se puede determinar empíricamente que es igual a la cantidad de energía electromagnética obtenida durante el proceso.

Answer 2

Parece que se deriva de la unidad de energía kgm2 / s2 que toda la energía debe ser cinética. Ese no es el caso.
Utilizamos diferentes medidas comunes para la energía. Para la electricidad utilizamos kWh (kilovatios hora). En física de altas energías, usamos MeV (mega electron voltios). La unidad común para la Energía es J (julios); 1 julios = 1 kgm2 / s2 ..
Creo que la confusión que puede tener es el hecho de que toda forma de energía, ya sea térmica, eléctrica, gravitatoria, cinética, se puede convertir en otra forma; Por la ley de “conservación de energía”, la suma de todos los tipos de energía debe conservarse dentro de un sistema cerrado. Como tal, puedes convertir cada unidad de energía en otra. Hay factores de conversión de kWh a J; MeV a J; Todos ellos son equivalentes.
Una observación interesante es que la energía térmica es de hecho energía cinética. La razón subyacente es que el calor es, en efecto, energía basada en las velocidades atómicas / moleculares de la masa asociada. Por ejemplo, el calor de una pieza de metal es causado por los átomos que “se mueven” alrededor. Se mueven más rápido si la pieza de metal está caliente.

Debo agregar esto: Matemáticamente, el teorema de Noether afirma: Si un proceso físico exhibe los mismos resultados sin importar el lugar o el tiempo, entonces su Lagrangiano es simétrico bajo traducciones continuas en el espacio y el tiempo: por el teorema de Noether, estas simetrías explican las leyes de conservación de Momento lineal y energía dentro de este sistema, respectivamente. Es importante señalar aquí, que el hecho de que las leyes físicas sean invariantes en el tiempo espacial lleva directamente a la conclusión de que la energía se conserva. Desde este punto de vista, la conservación de la energía se deriva matemáticamente de la ley de simetría antes mencionada. En términos simples, el Langrangiano es una función que dice “¿qué esfuerzo se necesita para mover una partícula de un lugar a otro?” – Esto es muy simplificado.

Answer 3

Realmente no entiendo cuál es tu pregunta, pero creo que estás tratando de decir que toda energía es finalmente energía cinética.
eres parte correcta

Solemos decir que hay diferentes formas de energía como
Calor, luz, electricidad, marea, viento, etc.

Pero en última instancia, todo se reduce a sólo unos pocos. Uno de ellos es la energía cinética o energía de movimiento.
La energía térmica no es más que energía debido al movimiento de los átomos y las moléculas, por lo que es cinética.
La energía eléctrica es la energía debida al movimiento de los electrones, por lo que es de nuevo movimiento o cinética.
La energía eólica es también movimiento del aire que es cinético.
Pero también hay otras formas.
La energía en luz o en ondas electromagnéticas es energía debido a lo que se denomina CAMPOS. La energía de campo es un concepto muy real y radical.
¡Y el último es la energía de masas o la energía nuclear!

Answer 4

Por “lo mismo” lo que realmente quiere decir es que está “conservado”, es decir, no importa en qué forma convierta un joule de energía, todavía es un joule de energía. Puede convertir la energía cinética en agua en electricidad, la electricidad para calentar, el calor en energía cinética, la energía siempre se conserva, en cada paso del camino.

Considere qué extraño sería este mundo si este no fuera el caso; Si la cantidad de energía no se conserva. La física sería una tontería. Las máquinas de movimiento perpetuo serían un lugar común. El universo sería impredecible, siempre que un rayo cósmico golpee la tierra, si la energía que recibimos no fuera “la misma”, ¿qué podría ser? ¿Cualquier cosa?

Answer 5

La energía se define por una línea integral de fuerza sobre el desplazamiento. Poner diferentes fuerzas en el resultado en las diferentes formas de energía potencial. Reorganizar la ecuación para poner la aceleración y la velocidad es lo que resulta en la ecuación 1/2 mv2. Hay derivaciones de esto en todas partes y resalta que la energía no es real, no es una explicación válida de los fenómenos y que es simplemente un atajo increíblemente conveniente para resolver problemas y por eso estamos agradecidos.