La energía es ... Potencial y energía cinética. ¿Qué es energía en física?

La energía es lo que hace la vida posibleno solo en nuestro planeta, sino también en el universo. Sin embargo, puede ser muy diferente. Entonces, el calor, el sonido, la luz, la electricidad, las microondas, las calorías representan diferentes tipos de energía. Para todos los procesos que tienen lugar a nuestro alrededor, esta sustancia es necesaria. La mayor parte de la energía en la Tierra se recibe del Sol, pero hay otras fuentes. El sol lo pasa a nuestro planeta tanto como produciría 100 millones de las estaciones de energía más poderosas.

¿Qué es la energía?

En la teoría presentada por Albert Einstein,la interrelación de la materia y la energía se estudia. Este gran científico fue capaz de demostrar la capacidad de una sustancia para convertirse en otra. Se descubrió que la energía es el factor más importante en la existencia de los cuerpos, y la materia es secundaria.

La energía es, en general, la capacidadrealizar algún tipo de trabajo. Es ella quien defiende el concepto de fuerza, capaz de mover el cuerpo o darle nuevas propiedades. ¿Qué significa el término "energía"? La física es la ciencia fundamental a la que muchos científicos de diferentes épocas y países dedicaron sus vidas. Aristóteles usó la palabra "energía" para referirse a la actividad humana. En la traducción del idioma griego, "energía" es "actividad", "poder", "acción", "poder". La primera vez que apareció esta palabra en el tratado del científico griego se tituló "Física".

En el sentido generalmente aceptado, este término erafue presentado por el físico inglés Thomas Jung. Este evento significativo ocurrió en el distante 1807. En los años cincuenta del siglo XIX. El mecánico inglés William Thomson utilizó por primera vez el concepto de "energía cinética", y en 1853 el físico escocés William Rankin introdujo el término "energía potencial".

Hoy, esta cantidad escalar está presente entodas las ramas de la física. Es una medida única de las diversas formas de movimiento e interacción de la materia. En otras palabras, es una medida de la transformación de una forma en otra.

Unidades y símbolos

La cantidad de energía se mide en julios (J). Esta unidad especial, dependiendo del tipo de energía, puede tener diferentes designaciones, por ejemplo:

• W es la energía total del sistema.
• Q es térmico
• U es un potencial.

Tipos de energía

En la naturaleza, hay muchos tipos diferentes de energía. Los principales son:

• mecánico;
• electromagnético;
• eléctrico;
• químico;
• térmico;
• nuclear (atómico).

Hay otros tipos de energía: luz, sonido, magnético. En los últimos años, un número creciente de físicos se inclina por la hipótesis de la existencia de la llamada energía "oscura". Cada una de las especies de esta sustancia listadas anteriormente tiene sus propias características. Por ejemplo, la energía del sonido puede transmitirse por ondas. Contribuyen a la aparición de la vibración de los tímpanos en el oído de las personas y los animales, gracias a lo cual se pueden escuchar los sonidos. En el curso de varias reacciones químicas, se libera la energía necesaria para la actividad vital de todos los organismos. Cualquier combustible, comida, baterías, baterías son el almacén de esta energía.

Nuestra luminaria le da energía a la Tierra en forma deondas electromagnéticas. Solo de esta manera puede vencer las extensiones del Cosmos. Gracias a las tecnologías modernas, como los paneles solares, podemos usarlo con el mayor efecto. El exceso de energía no utilizada se acumula en instalaciones especiales de almacenamiento de energía. Junto con los tipos de energía anteriores, fuentes termales, ríos, mareas y reflujos del océano, los biocombustibles se utilizan a menudo.

Energía mecánica

Este tipo de energía se estudia en la sección de física,llamado "Mecánica". Se designa con la letra E. Su medición se lleva a cabo en julios (J). ¿Qué es esta energía? La Física de la Mecánica estudia el movimiento de los cuerpos y su interacción entre ellos o con campos externos. En este caso, la energía debida al movimiento de los cuerpos se denomina energía cinética (denotada por Ek), y la energía debida a la interacción de los cuerpos o campos externos se denomina energía potencial (En). La suma del movimiento y la interacción es la energía mecánica total del sistema.

Hay una regla general para calcular ambos tipos. Para determinar la cantidad de energía, calcule el trabajo necesario para transferir el cuerpo del estado cero a este estado. En este caso, cuanto más trabajo, más energía tendrá el cuerpo en este estado.

Separación de especies por diferentes personajes

Hay varios tipos de intercambio de energía. Según diversos signos, se divide en: externo (cinético y potencial) e interno (mecánico, térmico, electromagnético, nuclear, gravitacional). La energía electromagnética, a su vez, se divide en energía magnética y eléctrica, y la energía nuclear se divide en energía de interacción débil y fuerte.

Cinética

Cualquier cuerpo en movimiento se distingue por la presenciaenergía cinética A menudo se llama conducir. La energía del cuerpo que se mueve se pierde cuando se ralentiza. Por lo tanto, cuanto más rápida es la velocidad, mayor es la energía cinética.

Cuando el cuerpo móvil entra en contacto con un objeto estacionario, este último se transfiere a la parte cinética, que conduce al movimiento. La fórmula de la energía cinética es la siguiente:

• E_para = mv^2: 2,
  donde m es la masa del cuerpo, v es la velocidad de movimiento del cuerpo.

En palabras, esta fórmula se puede expresar de la siguiente manera: la energía cinética del objeto es igual a la mitad del producto de su masa por cuadrado de su velocidad.

Potencial

Este tipo de energía tiene cuerpos queestán en algún campo de fuerza. Entonces, lo magnético surge cuando el objeto está bajo la influencia de un campo magnético. Todos los cuerpos en la tierra tienen energía gravitacional potencial.

Dependiendo de las propiedades de los objetos de estudio,puede tener diferentes tipos de energía potencial. Entonces, los cuerpos elásticos y elásticos que son capaces de estirarse tienen energía potencial de elasticidad o tensión. Cualquier cuerpo que caía que estaba inmóvil, pierde potencial y adquiere cinética. En este caso, la magnitud de estas dos especies será equivalente. En el campo gravitacional de nuestro planeta, la fórmula de energía potencial tendrá la siguiente forma:

• E_n = mhg,
  donde m es la masa del cuerpo; h es la altura del centro de masa del cuerpo por encima del nivel cero; g - aceleración de la gravedad.

En palabras, esta fórmula se puede expresar de la siguiente manera: la energía potencial de un objeto que interactúa con la Tierra es igual al producto de su masa, la aceleración de la caída libre y la altitud en la que se encuentra.

Esta cantidad escalar es una característicala reserva de energía de un punto material (cuerpo) ubicado en un campo de fuerza potencial y que va a adquirir energía cinética debido al trabajo de las fuerzas de campo. A veces se llama función de coordenadas, que es un término en el Lagrangiano del sistema (la función de Lagrange del sistema dinámico). Este sistema describe su interacción.

La energía potencial se equipara a cero parauna cierta configuración de cuerpos localizados en el espacio. La elección de la configuración está determinada por la conveniencia de realizar más cálculos y se denomina "normalización de la energía potencial".

Ley de conservación de energía

Uno de los postulados más básicos de la físicaes la ley de la conservación de la energía. De acuerdo con esto, la energía no surge de ningún lado y no desaparece en ningún lado. Ella va constantemente de una forma a otra. En otras palabras, solo la energía cambia. Entonces, por ejemplo, la energía química de la batería de la linterna se convierte en eléctrica, y de ella, en luz y calor. Varios electrodomésticos convierten la electricidad en luz, calor o sonido. Muy a menudo, el resultado final del cambio es calor y luz. Después de eso, la energía entra al espacio circundante.

La ley de la energía puede explicar muchosFenómenos físicos. Los científicos afirman que el volumen total de la misma en el universo no cambia constantemente. Nadie puede crear energía de nuevo o destruir. Desarrollando una de sus especies, las personas usan la energía del combustible, el agua que cae, el átomo. Al mismo tiempo, una de sus formas se convierte en otra.

En 1918 los científicos pudieron demostrar que la ley de conservación de la energía es una consecuencia matemática de la simetría traslacional del tiempo: el valor de la energía conjugada. En otras palabras, la energía se preserva porque las leyes de la física no difieren en momentos diferentes.

Características de energía

La energía es la capacidad del cuerpo para hacer el trabajo. En sistemas físicos cerrados, se mantiene durante todo el tiempo (siempre que el sistema esté cerrado) y representa una de las tres integrales de movimiento aditivas que conservan la magnitud durante el movimiento. Estos incluyen: energía, impulso, momento. La introducción del concepto de "energía" es aconsejable cuando el sistema físico es homogéneo en el tiempo.

Energía interna de los cuerpos

Es la suma de las energías de molecularinteracciones y movimientos térmicos de las moléculas que lo componen. No se puede medir directamente, ya que es una función de un solo valor del estado del sistema. Siempre, cuando el sistema está en un estado dado, su energía interna tiene su valor intrínseco, independientemente de la historia de la existencia del sistema. El cambio en la energía interna durante la transición de un estado físico a otro siempre es igual a la diferencia entre sus valores en los estados final e inicial.

Energía interna de gas

Además de sólidos, la energía también tiene gases. Representa la energía cinética del movimiento térmico (caótico) de las partículas del sistema, que incluye átomos, moléculas, electrones y núcleos. La energía interna de un gas ideal (el modelo matemático de un gas) es la suma de las energías cinéticas de sus partículas. Esto toma en cuenta el número de grados de libertad, que es el número de variables independientes que determinan la posición de la molécula en el espacio.

Uso de energía

Cada año, la humanidad consume todomás recursos energéticos. Muy a menudo, los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas se utilizan para generar la energía necesaria para iluminar y calentar nuestras casas, vehículos de trabajo y diversos mecanismos. Se refieren a recursos no renovables.

Lamentablemente, solo una pequeña parte de la energíase extrae en nuestro planeta con la ayuda de recursos renovables, como el agua, el viento y el sol. Hasta la fecha, su participación en el sector de la energía es solo del 5%. Otro 3% de las personas recibe en forma de energía nuclear producida en centrales nucleares.

Los recursos no renovables tienen las siguientes reservas (en julios):

• energía nuclear - 2 x 10²⁴;
• energía de gas y petróleo - 2 x 10 ²³;
• internamente el calor del planeta - 5 x 10²⁰.

El valor anual de los recursos renovables de la Tierra:

• energía solar - 2 x 10²⁴;
• viento - 6 x 10²¹;
• ríos - 6.5 x 10¹⁹;
• mareas del mar - 2,5 х 10²³.

Solo con una transición oportuna desdeel uso de recursos energéticos no renovables de la Tierra para la humanidad renovable tiene una posibilidad de una larga y feliz existencia en nuestro planeta. Para implementar desarrollos avanzados, los científicos de todo el mundo continúan estudiando cuidadosamente las diversas propiedades de la energía.

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