Conservación de usos de energía: por qué, cómo, cuándo, dónde

La conservación de la energía es un principio que es universalmente cierto para todos los fenómenos. Este artículo proporciona una idea sobre la conservación de los usos de la energía.

El principio de conservación de energía es notablemente útil para hacer predicciones en varias situaciones complejas, especialmente en mecánica. Algunos de los ejemplos donde se utiliza la conservación de la energía son:

• Péndulo oscilante
• Un esquiador deslizándose por la colina
• Un coche subiendo la colina
• Dentro de una planta de energía nuclear
• Dentro de una central hidroeléctrica
• Baterías
• Una pelota lanzada al aire
• Fuegos artificiales

Analicemos cada uno de los ejemplos anteriores en detalle.

Péndulo oscilante

La transformación de la energía de una forma a otra se explica utilizando el principio de conservación de la energía. En un péndulo oscilante, durante el movimiento de vaivén, la energía cinética se convierte en energía potencial y viceversa. Pero la energía mecánica total sigue siendo la misma. Por lo tanto, no se crea ni se destruye energía, sino que se transfiere de una forma a otra.

Un esquiador deslizándose por la colina

Para un esquiador que se desliza cuesta abajo, se producen transformaciones de energía entre la energía potencial gravitacional del esquiador y su energía cinética. Además, la energía térmica puede generarse como parte de la fricción. Para todo el sistema, la energía total permanece conservada.

Un coche subiendo la colina

Aquí también, el energía potencial gravitatoria y cinética la energía juega el papel. La energía permanece conservada en el sistema.

Dentro de una planta de energía nuclear

Los usos de conservación de la energía están visiblemente presentes en las centrales eléctricas donde la energía se genera a partir de reacciones para otros fines. En una central nuclear, a partir de la desintegración del elemento radiactivo, se genera energía eléctrica. Una serie de pasos de transformación de energía ocurren entre el proceso. Por lo tanto, la energía eléctrica no se produce de la nada, sino de energía nuclear. Por lo tanto, la energía se conserva en el proceso.

Dentro de una central hidroeléctrica

Similar a una planta de energía nuclear, un central hidroeléctrica genera electricidad a partir de la energía mecánica de agua. Este es otro caso en el que se conserva la energía.

Baterías

Las baterías se utilizan ampliamente como fuente de energía para casi todos los dispositivos. La energía química almacenada en las baterías se transforma en energía eléctrica. No hay ni creación ni destrucción de ninguna energía durante el proceso.

Una pelota lanzada al aire

Una pelota lanzada al aire inicialmente posee cinética energía y luego potencial gravitatorio energía. La energía total del sistema sigue siendo la misma.

Fuegos artificiales

Los petardos y los fuegos artificiales utilizados en los festivales son una fuente de calor y energía luminosa. Estas energías no se generan de la nada, sino que se transforman a partir de la energía química almacenada en los productos químicos que componen los fuegos artificiales.

Conservación de los usos de la energía: preguntas frecuentes

¿Cuándo usar la conservación de la energía?

Conservación de la energía mecánica es el principio más utilizado en mecánica para predecir resultados después de colisiones, caídas libres, etc. El principio de conservación de la energía (mecánico) parece ser muy útil para resolver situaciones en las que están involucradas fuerzas conservativas. La fuerza gravitacional, la fuerza del resorte, etc. son fuerzas conservativas. Esto implica que la ley se aplica a sistemas aislados. En tales situaciones, otras fuerzas no conservadoras o factores ambientales se consideran insignificantes.

El enunciado de la conservación de la energía es así:

“La energía no se puede crear ni destruir, pero se puede transferir de una forma a otra. Así, en un sistema aislado, la energía total permanece conservada”.

¿Cuándo no utilizar la conservación de la energía?

Aunque la conservación de la energía es un principio de uso universal, hay ciertos casos en los que su uso está restringido o se usa de forma modificada.

Como se discutió anteriormente, el principio de conservación de energía es válido para sistemas aislados. Mientras que cuando la interacción ocurre entre dos sistemas, la conservación de la energía no se puede aplicar para un sistema. Es necesario considerar los efectos de ambos sistemas para evaluar la situación. También hay un caso en el que Einstein introdujo la equivalencia masa-energía en la que la masa y la energía totales de un sistema siguen siendo las mismas. Esto es aplicable en situaciones donde ocurren reacciones nucleares.

¿Por qué utilizar la conservación de la energía?

La conservación de la energía se aplica en varias áreas de la física para facilitar los cálculos.

El principio de conservación de la energía se utiliza para resolver varios problemas numéricos de física suponiendo que se conserva la energía de un sistema aislado. Esta ley de conservación de la energía nos ayuda a predecir los resultados en instancias como colisiones, caída libre, otros problemas en mecánica, etc. En mecánica, la resolución de problemas se hace más fácil usando ecuaciones cinemáticas. Pero la conservación de la energía ahorra aún más tiempo y ayuda a resolver de una manera mucho mejor.

¿Dónde usar la conservación de la energía?

La energía es un elemento vital en la física que gobierna la mayoría de los fenómenos. Por lo tanto, el principio de conservación es una bendición para resolver casi todos los problemas.

Para resolver problemas numéricos que involucran sistemas aislados y fuerzas conservativas, el principio de conservación de energía es muy eficiente. Sin embargo, hay ciertas situaciones en las que en lugar de la conservación de la energía, se utiliza un nuevo principio desarrollado por Einstein llamado equivalencia masa-energía. Tales casos se encuentran en reacciones nucleares en el sol, en aceleradores de partículas, etc. Es porque parte de la masa se convierte en energía.

En los sistemas conservados, despreciamos el efecto de la energía perdida por fricción o cualquier otra fuerza no conservativa. Esto facilita los cálculos. El principio de conservación de la energía se usa en sistemas donde algo sufre colisiones. Si se trata de una colisión elástica, se utiliza la conservación de la energía mecánica.

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