Fisica

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Conservación de la energía

Sistema mecánico en el cual se conserva la energía, para choque perfectamente elástico y ausencia de rozamiento.
La ley de la conservación de la energía constituye en el primer principio de la termodinámica (la primera ley de la termodinámica) y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físicoaislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma, es decir que su valor cambia mientras queenergía calorífica aumenta calefactor. Dicho de otra forma: la energía puede transformarse, cambiar su valor pero esto no quiere decir que pase de ser una energía a otra, pero en su conjunto permanece estable (o constante).
Índice  [ocultar]  * 1 Conservación de la energía y termodinámica * 2 El principio en mecánica clásica * 3 El principio en mecánica relativista * 3.1 Conservación enpresencia de campo electromagnético * 3.2 Conservación en presencia de campo gravitatorio * 4 El principio en mecánica cuántica * 5 Véase también * 6 Referencias |
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[editar]Conservación de la energía y termodinámica
Dentro de los sistemas termodinámicos, una consecuencia de la ley de conservación de la energía es la llamada primera leyde la termodinámica, la cual establece que, al suministrar una determinada cantidad de energía térmica (Q) a un sistema, esta cantidad de energía será igual a la diferencia del incremento de la energía interna del sistema (ΔU) menos el trabajo (W) efectuado por el sistema sobre sus alrededores:
a
(ver Criterio de signos termodinámico)
Aunque la energía no se pierde, se degrada de acuerdo conla segunda ley de la termodinámica. En un proceso irreversible, laentropía de un sistema aislado aumenta y no es posible devolverlo al estado termodinámico físico anterior. Así un sistema físico aislado puede cambiar su estado a otro con la misma energía pero con dicha energía en una forma menos aprovechable. Por ejemplo, un movimiento con fricción es un proceso irreversible por el cual seconvierte energía mecánica en energía térmica. Esa energía térmica no puede convertirse en su totalidad en energía mecánica de nuevo ya que, como el proceso opuesto no es espontáneo, es necesario aportar energía extra para que se produzca en el sentido contrario.
Desde un punto de vista cotidiano, las máquinas y los procesos desarrollados por el hombre funcionan con un rendimiento menor al 100%, lo quese traduce en pérdidas de energía y por lo tanto también de recursos económicos o materiales. Como se decía anteriormente, esto no debe interpretarse como un incumplimiento del principio enunciado sino como una transformación "irremediable" de la energía.
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[editar]El principio en mecánica clásica
* En mecánica lagrangiana la conservación de laenergía es una consecuencia del teorema de Noether cuando el lagrangiano no depende explícitamente del tiempo. El teorema de Noether asegura que cuando se tiene un lagrangiano independiente del tiempo, y por tanto, existe un grupo uniparamétrico de traslaciones temporales o simetría, puede construirse una magnitud formada a partir del lagrangiano que permanece constante a lo largo de la evolucióntemporal del sistema, esa magnitud es conocida como hamiltoniano del sistema. Si además, la energía cinética es una función sólo del cuadrado de las velocidades generalizadas (o lo que es equivalente a que los vínculos en el sistema sean esclerónomos, o sea, independientes del tiempo), puede demostrarse que el hamiltoniano en ese caso coincide con la energía mecánica del sistema, que en tal caso...