Conservazione degli usi energetici: perché, come, quando, dove

La conservazione dell'energia è un principio universalmente vero per tutti i fenomeni. Questo articolo fornisce una panoramica sulla conservazione degli usi energetici.

Il principio di conservazione dell'energia è straordinariamente utile per fare previsioni in diverse situazioni complesse, specialmente in meccanica. Alcuni degli esempi in cui viene utilizzata la conservazione dell'energia sono:

• Pendolo oscillante
• Uno sciatore che scivola giù per la collina
• Un'auto che si muove su per la collina
• All'interno di una centrale nucleare
• All'interno di una centrale idroelettrica
• Batterie
• Una palla lanciata in aria
• Fireworks

Discutiamo ciascuno degli esempi precedenti in dettaglio.

Pendolo oscillante

La trasformazione dell'energia da una forma all'altra è spiegata usando il principio di conservazione dell'energia. In un pendolo oscillante, durante il movimento avanti e indietro, l'energia cinetica viene convertita in energia potenziale e viceversa. Ma l'energia meccanica totale rimane la stessa. Quindi nessuna energia viene creata o distrutta ma trasferita da una forma all'altra.

Uno sciatore che scivola giù per la collina

Per uno sciatore che scivola giù per la collina, si verificano trasformazioni energetiche tra l'energia potenziale gravitazionale dello sciatore e la sua energia cinetica. Inoltre, l'energia termica può essere generata come parte dell'attrito. Per l'intero sistema l'energia totale rimane conservata.

Un'auto che si muove su per la collina

Anche qui, il energia potenziale gravitazionale e cinetica l'energia gioca il ruolo. L'energia rimane conservata nel sistema.

All'interno di una centrale nucleare

Gli usi di conservazione dell'energia sono visibilmente presenti nelle centrali dove l'energia viene generata da reazioni per altri scopi. In una centrale nucleare, dal decadimento dell'elemento radioattivo, si genera energia elettrica. Tra il processo si verificano una serie di fasi di trasformazione dell'energia. Quindi l'energia elettrica non viene prodotta dal nulla, ma da energia nucleare. L'energia viene quindi conservata nel processo.

All'interno di una centrale idroelettrica

Simile a una centrale nucleare, a centrale idroelettrica genera elettricità dall'energia meccanica d'acqua. Questo è un altro caso in cui l'energia viene conservata.

Batterie

Le batterie sono ampiamente utilizzate come fonte di alimentazione per quasi tutti i dispositivi. L'energia chimica immagazzinata nelle batterie viene trasformata in energia elettrica. Non c'è né creazione né distruzione di alcuna energia durante il processo.

Una palla lanciata in aria

Una palla lanciata in aria inizialmente possiede cinetica energia e quindi potenziale gravitazionale energia. L'energia totale del sistema rimane la stessa.

Fireworks

Petardi e fuochi d'artificio usati nei festival sono una fonte di calore e di energia luminosa. Queste energie non vengono generate dal nulla, ma vengono invece trasformate dall'energia chimica immagazzinata nelle sostanze chimiche che compongono i fuochi d'artificio.

Conservazione degli usi energetici: domande frequenti

Quando utilizzare la conservazione dell'energia?

Conservazione dell'energia meccanica è il principio più utilizzato in meccanica per prevedere i risultati dopo collisioni, caduta libera, ecc. Il principio (meccanico) di conservazione dell'energia sembra essere molto utile per risolvere situazioni in cui sono coinvolte le forze conservative. La forza gravitazionale, la forza elastica, ecc. sono forze conservative. Ciò implica che la legge si applica ai sistemi isolati. In tali situazioni, altre forze non conservative o i fattori ambientali sono considerati trascurabili.

La dichiarazione di conservazione dell'energia va in questo modo:

“L'energia non può essere né creata né distrutta, ma può essere trasferita da una forma all'altra. Quindi in un sistema isolato, l'energia totale rimane conservata".

Quando non utilizzare la conservazione dell'energia?

Anche se la conservazione dell'energia è un principio universalmente utilizzato, ci sono alcuni casi in cui il suo utilizzo è limitato o viene utilizzato in una forma modificata.

Come discusso in precedenza, il principio di conservazione dell'energia vale per i sistemi isolati. Mentre quando l'interazione avviene tra due sistemi, la conservazione dell'energia non può essere applicata a un sistema. È necessario considerare gli effetti di entrambi i sistemi per valutare la situazione. C'è anche un caso in cui Einstein ha introdotto l'equivalenza massa-energia in cui la massa totale e l'energia di un sistema rimangono le stesse. Questo è applicabile in situazioni in cui si verificano reazioni nucleari.

Perché usare la conservazione dell'energia?

La conservazione dell'energia viene applicata in diverse aree della fisica per facilitare i calcoli.

Il principio di conservazione dell'energia viene utilizzato per risolvere diversi numeri di fisica assumendo che l'energia per un sistema isolato sia conservata. Questa legge di conservazione dell'energia ci aiuta a prevedere i risultati in casi come collisioni, caduta libera, altri problemi in meccanica, ecc. In meccanica, la risoluzione dei problemi è facilitata dall'uso di equazioni cinematiche. Ma la conservazione dell'energia consente di risparmiare ulteriormente tempo e aiuta a risolvere in un modo molto migliore.

Dove usare la conservazione dell'energia?

L'energia è un elemento vitale nella fisica che governa la maggior parte dei fenomeni. Quindi il principio di conservazione è un vantaggio per risolvere quasi tutti i problemi.

Per risolvere problemi numerici che coinvolgono sistemi isolati e forze conservative, il principio di conservazione dell'energia è molto efficiente. Tuttavia, ci sono alcune situazioni in cui al posto della conservazione dell'energia viene utilizzato un nuovo principio sviluppato da Einstein chiamato equivalenza massa-energia. Tali casi si trovano in reazioni nucleari al Sole, negli acceleratori di particelle, ecc. È perché parte della massa viene convertita in energia.

Nei sistemi conservati, trascuriamo l'effetto dell'energia persa per attrito o qualsiasi altra forza non conservativa. Questo rende i calcoli più facili. Il principio di conservazione dell'energia viene utilizzato nei sistemi in cui qualcosa subisce collisioni. Se si tratta di una collisione elastica, viene utilizzata la conservazione dell'energia meccanica.

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