La energía

[Weip]

Re: La energía

por lo que he entendido la energía es al parecer un número que se conserva

Eso es un teorema no la definición de la energía.

la definición más fácil que tenemos es su capacidad para hacer trabajo

Eso es la idea intuitiva, no la definición. Las definiciones de energía cinética, potencial, mecánica... ya las conoces y son las que son.

pero realmente no sabemos lo que es ¿me equivoco? como la masa o inercia...

El problema no es que no sepamos lo que es si no que es un concepto abstracto. Yo no puedo coger un bloque sólido y decirte "mira esto es la energía". No es algo que pueda señalarte con el dedo. Un ejemplo análogo serían las reglas del ajedrez. Te las puedo explicar y escribir pero yo no puedo coger un objeto y decirte "estas son las reglas del ajedrez". No tenemos idea de qué están hechas estas reglas porque son abstractas pero bien que con ellas podemos jugar al ajedrez sin problemas. En el caso de la energía, de la velocidad y de otras magnitudes pasa lo mismo con la única diferencia que no son cosas inventadas. Además la velocidad es un buen ejemplo de concepto abstracto pero que sí entiendes. Pues para entender la energía cinética has de partir de tu idea abstracta de velocidad porque no están muy lejos entre sí.

Supernena a lo que me refiero con que me cuesta imaginarme la forma de trabajo es que trabajo se define como la fuerza por la distancia recorrida, pero no entiendo cómo un trabajo térmico o energía química se puede traducir en una fuerza y distancia. Además la energía es relativa, por ejemplo, la energía cinética depende del observador...

Para la física del colegio mantiene la idea de la fuerza pero en otras ramas deberías desligarla un poco de la energía. Con el tiempo verás que se puede hablar de energía haciendo que la fuerza tenga un papel secundario. De hecho hay una formulación de la física clásica donde el objeto central es la energía y no la fuerza como en la formulación newtoniana. Así que por esta parte no te preocupes.

La gente suele confundirme mucho con el concepto de energía (suelen decir que esa persona es energética, etc) , es decir, la gente usa el término energía usando un concepto al real que es en física y ello me confunde. Por ejemplo, el otro día dijeron que una persona no tiene mucha energía por lo que debe comer más, sin embargo, esa persona almacena una gran cantidad de energía si esta en reposo respecto al observador (e=mc^2)... También dicen que la gente es energética refiriéndose al carácter...

Bueno esto es como la confusión entre masa y peso entre muchas otras. No hagas caso de las cuestiones semánticas.

Re: La energía

Se entiende que el nivel debe ser bajo, porque quien pregunta no es un experto físico, aunque me parece que se puede hacer mejor. No hay que identificar la energía con un número, o una cantidad. Tiene entidad física, es una realidad, y hay muchos fenómenos que lo ponen de manifiesto. Es cierto que la energía cinética depende del observador, pero si lo enuncias de otra forma, que en mi opinión es mas correcta, puede afirmarse que las variaciones de la energía total de un sistema cerrado (que no interactúa con nada exterior a él, que se encuentra aislado) deben ser nulas, ya la cosa cambia, porque ahora cualquiera que sea el observador la afirmación es cierta. Esto implica que la energía total se conserva, que aunque es parecido no es lo mismo. El universo sería por lo tanto un sistema cerrado, y en consecuencia sus energía total debería conservarse, para cualquiera que sea el observador.

Salu2, Jabato.

[Julián]

Re: La energía

Me resulta complicado imaginar como en la física no se tiene una definición precisa siendo que esta es una ciencia exacta y efectivamente sabemos lo que es la masa, la inercia, la energía, etc.

pero realmente no sabemos lo que es ¿me equivoco? como la masa o inercia...

La energía es la capacidad para producir un cambio; esa es la definición formal. Entiéndase cambio como una fuerza neta aplicada a lo largo de una distancia (lo que implica un cambio de velocidad), o una variación de temperatura o una transición electrónica o un decaimiento de una partícula cuántica en otras o un cambio en las cargas de color de los quarks y gluones de los hadrones o un cambio en los valores de un campo continuo o un campo cuántico. Es decir, todo cambio físico implica una transición energética.

La masa es la energía necesaria para obtener tal partícula. Por ejemplo un electrón tiene una masa de 510 999 eV, es decir para obtener un electrón tienes que realizar un cambio en algo de manera que ese cambio sea 510999 eV. ¿cual es el cambio patrón en este caso? pues 1 eV es el cambio en velocidad que subre un electrón en una diferencia de potencial de 1 V, así que ese cambio, el del electrón en una diferencia de potencial de 1 voltio es lo que usas para comparar los "cambios" en otros aspectos.
Para fenómenos cotidianos lo que usas como patrón para medir "cambios" es lo que cambia algo que tiene una masa de 1 Kg cuando ascelera 1 metro sobre segundo al cuadrado, es decir, el julio.

Se realizó un experimento mecánico para relacionar ese cambio en un cuerpo de 1 kg que ascelera 1 metro sobre segundo al cuadrado con la temperatura http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/es...oule/joule.htm

Y de esa manera se van comparando los cambios físicos y por lo tanto las transiciones energéticas. Ahora sabes que para aumentar 1 grado centigrado de un gramo de agua, es un cambio comparable al cambio que experimentan 4.18 "bloques de 1 kg que asceleran a 1 metro sobre segundo".

El voltio es una unidad que se define cuando la circulación de una corriente eléctrica de 1 amperio disipa 1 julio en 1 segundo. Que es lo mismo a 1 julio sobre unidad de carga. Y ahi puedes hacer las transiciones entre las variables eléctricas, temperatura, el trabajo mecánico y la creación de partículas, por más que no se puedan hacer directamente los cambios son comparables. Por ejemplo, quieres hacer una prueba, necesitas una fuente de tensión variable y posicionala en 1 voltio, compra una resistencia de 1 ohm y 2 vatios. Coloca esa resistencia en serie con la fuente y ponela dentro de 1 gramo de agua destilada, luego medis la temperatura (tiene que ser alrededor de 15ºC), luego enciende la fuente y verás que aumenta 1 grado centigrado en aproximadamente 4.18 segundo (será un poco más por la cubierta de la resistencia pero ponele que será a los 5 segundos).

etc.

Y por último, esa capacidad para producir un cambio se conserva en el tiempo.

Re: La energía

El nivel de los primeros post es bastante superior a mis conocimientos (acabo de acabar la ESO y voy a empezar bachillerato), sin embargo, por lo que he entendido la energía es al parecer un número que se conserva, la definición más fácil que tenemos es su capacidad para hacer trabajo., pero realmente no sabemos lo que es ¿me equivoco? como la masa o inercia...
Supernena a lo que me refiero con que me cuesta imaginarme la forma de trabajo es que trabajo se define como la fuerza por la distancia recorrida, pero no entiendo cómo un trabajo térmico o energía química se puede traducir en una fuerza y distancia. Además la energía es relativa, por ejemplo, la energía cinética depende del observador...
La gente suele confundirme mucho con el concepto de energía (suelen decir que esa persona es energética, etc) , es decir, la gente usa el término energía usando un concepto al real que es en física y ello me confunde. Por ejemplo, el otro día dijeron que una persona no tiene mucha energía por lo que debe comer más, sin embargo, esa persona almacena una gran cantidad de energía si esta en reposo respecto al observador (e=mc^2)... También dicen que la gente es energética refiriéndose al carácter...

[Everett IV]

Re: La energía

Insisto que la definición de energía, sin querer contradecir la que te hayan dado los demás, pero entendida en su total globalidad en la física clásica es la que te he puesto en mis 2 post. Si estás en nivel de bachillerato te la van a explicar de otra forma, pero evidentemente, no te van a hablar de todas las formas de energía ni de cuál es el concepto general. Si no quieres líos y te atreves con las fórmulas, mira mi 2º post, si no, mira el primero. Luego ya para ir más allá hay que ver la energía como la medida de un operador de la física cuántica llamado hamiltoniano, pero para hacer bachillerato, no necesitas saber qué es eso a esos niveles.

Re: La energía

Realmente todo lo que percibimos, podemos tocar o medir, contiene energía aunque también podíamos suponer que está formado por energía como último constituyente. Si la cantidad de energía en el universo debe permanecer constante podíamos hacer el ejercicio mental de construir un universo exactamente igual que el nuestro usando como materia prima tan solo la energía. Ya sé que muchos físicos no estarán de acuerdo pero como ejercicio mental va bien para entender que cosa es la energía.

La energía puede condensarse en forma de materia, puede propagarse en forma de ondas, podemos suponerla almacenada en forma de campos o interacciones, etc. Podemos pues imaginarla como una especie de fluido en estado de movimiento caótico o, si se prefiere, sometido a ciertas reglas, pero cuya cantidad total resultará siempre invariable.

Salu2, Jabato.

[carroza]

Re: La energía

Hola.

Lee la pagina 86 y siguientes, de


http://www.librosmaravillosos.com/se...%20Feynman.pdf


De hecho, puedes leer todo el libro. No tiene desperdicio,

saludos

[skynet]

Re: La energía

¿La energía es un número que parece conservarse en todos los sistemas o es una capacidad para hacer un trabajo?

ambas cosas son correctas...pero es mejor no mezclarlas, por un lado está el teorema de conservación y por otro la definición de energía.
el teorema de conservación está claro.....
la definición es más complicada, esto sucede en muchos conceptos de la física, por ejemplo, ¿Qué es el tiempo?, ¿Qué es la masa?, son conceptos difíciles de definir.... en el caso de la energía más que una definición se utiliza en su lugar un criterio que te indica si un cuerpo tiene energía y en que cantidad usando los efectos que esta puede producir , es decir, el trabajo... si un cuerpo tiene cierta energía siempre podremos transferírsela a otro cuerpo produciendo trabajo (teóricamente), por ejemplo, si es energía térmica podemos usar una máquina térmica que puede convertir esa energía en trabajo ( toda ella si disponemos de un foco frío a 0K), si es otro tipo de energía es aún más fácil producir trabajo.....usamos esa definición porque es sencilla, clara, cuantificable... y porque no tenemos otra mejor.

De ser una capacidad ¿Cómo?

si preguntas ¿Cómo produce trabajo?, ya te he puesto un ejemplo, otro puede ser la energía potencial del agua de una presa, produce trabajo al pasar por las turbinas...el cómo depende de la situación en concreto, pero eso es lo de menos, lo importante es que independientemente del como, siempre se podrá producir trabajo (teóricamente)


saludos

[Julián]

Re: La energía

Diablos, quiero entender ya el concepto porque la cabeza no para de darme dolores ¿La energía es un número que parece conservarse en todos los sistemas o es una capacidad para hacer un trabajo? De ser una capacidad ¿Cómo?

Las dos cosas, es más cambiaría la palabra trabajo por cambio simplemente. Yo quizás cuando empezaba a estudiar física entendía la energía como una simple magnitud matemática sin importancia que quizás por arreglos matemáticos se podría modificar (no es literal lo que digo pero quizás entiendas).
Cuando comencé a trabajar ahi me di cuenta bien y te encontras que siemple se cumple. Un generador de corriente continua, que no es más que un generador síncrono con una delgas como comutador, el cual tenía un campo de excitación independiente, es decir, el campo magnético es generado por inducción por una fuente externa denominado excitatriz. ¿cómo piensas que dicha máquina generada una fuerza electromotriz?

$\dst \varepsilon [V] = - \frac{\partial }{\partial t}{\int \int }_{S} B dS$

Al campo B lo generamos independientemente,es decir:¨

$\dst \varepsilon [V] = - B \frac{\partial }{\partial t}{\int \int }_{S} dS$
y este depende de la corriente continua que circula por el inductor (bobinado que genera el campo y el inducido es el bobinado donde "se obtiene" la tensión) $\mu n I$, siendo n el número de espiras del inductor. Conociamos muy bien el número de vueltas del inductor ya que lo habiamos hecho hacer.
Luego lo poniamos en marcha a dicho generador con un motor naftero (como lo de los grupos electrógenos) y ivamos y mediamos la diferencia de potencial y obteniamos justamente lo que habiamos obtenido con la formulita que puse anteriormente, teniendo en cuenta el error en la medición y en la posible construcción del generador. Y claro, porque el multimetro no "toma corriente".

cuando lo conectamos a varias cargas eléctricas y empieza a entregar potencia (energía) el motor se frenaba y claro disminuye las revoluciones y disminuye la tensión y se apagaban los componentes eléctricos que teniamos conectado a esa pequeña red. Es decir, se cumplia que:
$\tau . \omega = V I$
y había que ir a abrirle la mariposa (boquilla) del carburador así pasaba más nafta de manera de aumentar $\omega$ y de esa manera no caia $V$, ya que $I$ depende de lo que le conectes (suponiendo cte V) y $\tau$ depende de la construcción del motor.

¿Es mágico esto? de que la potencia se conserve. Pues algo ási pero tiene su fundamento. Cuando circula una corriente por el inducido (donde se genera la fuerza electromotriz dada por la formula anterior) también sobre dicho inducido se produce la fuerza de lorentz, es decir, una corriente que circula por un campo magnético genera una fuerza, y en las espiras de la bobina aparecen un par de fuerza las cuales se OPONEN al movimiento de la espira "frenandola" . A mayor corriente mayor fuerza, así que el motor se "detiene" un poco, disminuye la fuerza electromotriz y disminuye la corriente y por lo tanto la fuerzay de esta manera para una carga eléctrica fija las revoluciones se mantiene constantes y eso se retroalimenta de manera tal que la potencia eléctrica no supere la potencia mecánica entregada (esto sin considerar las perdidas por rozamiento)

Esto es porque la ley de faraday y la fuerza de lorentz son fenómenos entrelazados, acá está la demostración en el capítulo 8 https://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_force.
En síntesis, en las propias expresiones de la naturaleza como lo son las ecuaciones de maxwell esta implícito la conservación de la energía.

Lo mismo pasa si usas el generador como motor, al aplicarle una tensión en lo que antes era el inducido, circula una corriente y por la ley de lorentz se produce un par de fuerzas, pero tambien cuando rota dicho bobinado varía el flujo magnético en su interior y aparece una tensión que se opone a la tensión aplicada primeramente.

Lo que quiero decir, que la conservación de energía se demuestra experimentalmente y que las expresiones matemáticas tienen que tener en cuenta dicho fenómeno de esta magnitud escalar se debe conservar.

[Everett IV]

Re: La energía

Esa definición de energía, si no incorrecta, es un poco arcaica, y viene de cuando se usaban las leyes de Newton. Ahora se siguen usando pero hay otros métodos para resolver el problema. Digamos que, en física clásica (la de Newton) la integral de una cierta función de las coordenadas y velocidades del sistema, llamada el lagrangiano, se hace mínima, o máxima para un determinado camino. Y ese camino es justo el que sigue la trayectoria. En mecánica clásica (sistemas de partículas que siguen trayectorias, donde no hay intercambios de calor importantes dentro de las partes del sistema y sin desintegraciones), esta ley de la acción estacionaria es equivalente a las leyes de Newton, pero tiene la ventaja que se puede generalizar a sistemas continuos, e incluso tiene utilidad al hacer cuántica. El lagrangiano de la interacción de 2 sistemas, es el lagrangiano independiente de cada uno, que es la energía cinética, menos el lagrangiano de interacción entre ambos, que es la energía potencial. De todas formas ten cuidado (no sé en qué nivel estás), porque generalmente se llama energía a otra función que es en realidad el hamiltoniano, cuya expresión en física cuántica es importantisima, y a los posibles valores del lagrangiano de un sistema se les llama valores de la. energía


Ahora termino yo la pregunta, ¿dónde están los simbolos del latex para ponerlos, no el botón que introduce la etiqueta , sino los símbolos

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Aunque al final es lo mismo que te he dicho antes, pero modernamente se trabaja así casi siempre, y sin usar las leyes de Newton, aunque para sistemas de partículas clásicos sin desintegraciones, el resultado es el mismo, luego puedes usar el metodo que prefieras, aunque sabiendo hacer derivadas parciales, este es mucho más sencillo (salvo que haya alguna fuerza de rozamiento, aunque también se puede variar para incluirlas) . Las ecuaciones que rigen los sistemas no cuánticos se rigen por la siguiente ley casi siempre, donde (tenemos a ecuaciones donde a toma un valor para cada coordenada del sistema) donde $x^a$es cualquier coordenada que se necesite para describir el sistema, por ejemplo, la posición x de la partícula 1, da igual cuántos grados de libertad y cuántas partículas haya. Esto es equivalente a las leyes de Newton si escogemos $L$ adecuadamente. Si tenemos 2 sistemas interaccionando, $L=T_1+T_2-U$. $T_i$ es la energía cinética del sistema i=1,2 (se puede ampliar a más sistemas o partículas, hablo de sistemas por hacerlo más general), y $U$ es lo que se llama energía potencial de interacción. Como son 2 sistemas sólo hay una $U$, si no, habría una$U_{i,j}$, para cada sistema 2 a 2. La energía total es la suma de las energías cinéticas $T$y de las potenciales $U$. $T$ y/o $U$ pueden depender de las coordenadas como de sus derivadas primeras, pero de nada más.

Me cuesta admitirlo pero no logro entender completamente qué es la energía, es decir, dicen que es la habilidad de un sistema para hacer trabajo (El trabajo es la fuerza por la distancia), sin embargo, no soy capaz de imaginarme que algo tenga esa capacidad para hacer dicho trabajo, tengo una idea vaga pero no logro entenderlo... Además, tras leer esta descripción de feynman de la energía me he quedado más confuso:
http://www.phy.davidson.edu/fachome/...0/Feynman.html
Diablos, quiero entender ya el concepto porque la cabeza no para de darme dolores ¿La energía es un número que parece conservarse en todos los sistemas o es una capacidad para hacer un trabajo? De ser una capacidad ¿Cómo?