Conservación de energía frente a impulso | Conservación de la cantidad de movimiento versus conservación de la energía
La conservación de la energía y la conservación del impulso son dos temas importantes discutidos en física. Estos conceptos básicos juegan un papel importante en campos como la astronomía, la termodinámica, la química, la ciencia nuclear e incluso los sistemas mecánicos. Es vital tener una comprensión clara de estos temas para sobresalir en estos campos. En este artículo, vamos a discutir qué son la conservación de la energía y la conservación del momento, sus definiciones, las aplicaciones de estos dos temas, las similitudes y, finalmente, la diferencia entre la conservación del momento y la conservación de la energía
Conservación de energía
La conservación de la energía es un concepto que se analiza en mecánica clásica. Esto establece que la cantidad total de energía en un sistema aislado se conserva. Sin embargo, esto no es del todo cierto. Para comprender completamente este concepto, primero se debe comprender el concepto de energía y masa. La energía es un concepto no intuitivo. El término “energía” se deriva de la palabra griega “energeia”, que significa operación o actividad. En este sentido, la energía es el mecanismo detrás de una actividad. La energía no es una cantidad directamente observable. Sin embargo, se puede calcular midiendo las propiedades externas. La energía se puede encontrar en muchas formas. La energía cinética, la energía térmica y la energía potencial son, por nombrar algunas. Se pensaba que la energía era una propiedad conservada en el universo hasta que se desarrolló la teoría especial de la relatividad. Las observaciones de las reacciones nucleares mostraron que la energía de un sistema aislado no se conserva. De hecho, es la energía y la masa combinadas las que se conservan en un sistema aislado. Esto se debe a que la energía y la masa son intercambiables. Está dada por la muy famosa ecuación E=m c2, donde E es la energía, m es la masa y c es la velocidad de la luz.
Conservación del impulso
La cantidad de movimiento es una propiedad muy importante de un objeto en movimiento. El impulso de un objeto es igual a la masa del objeto multiplicada por la velocidad del objeto. Como la masa es un escalar, la cantidad de movimiento también es un vector, que tiene la misma dirección que la velocidad. Una de las leyes más importantes con respecto al momento es la segunda ley del movimiento de Newton. Establece que la fuerza neta que actúa sobre un objeto es igual a la tasa de cambio del momento. Dado que la masa es constante en la mecánica no relativista, la tasa de cambio del momento es igual a la masa multiplicada por la aceleración del objeto. La derivación más importante de esta ley es la teoría de la conservación del impulso. Esto establece que si la fuerza neta sobre un sistema es cero, el momento total del sistema permanece constante. El momento se conserva incluso en escalas relativistas. El impulso tiene dos formas diferentes. El momento lineal es el momento correspondiente a los movimientos lineales, y el momento angular es el momento correspondiente a los movimientos angulares. Ambas cantidades se conservan bajo los criterios anteriores.
¿Cuál es la diferencia entre la conservación de la cantidad de movimiento y la conservación de la energía?
• La conservación de la energía sólo es válida para escalas no relativistas y siempre que no se produzcan reacciones nucleares. La cantidad de movimiento, ya sea lineal o angular, se conserva incluso en condiciones relativistas.
• La conservación de la energía es una conservación escalar; por lo tanto, se debe considerar la cantidad total de energía al hacer los cálculos. El momento es un vector. Por lo tanto, la conservación de la cantidad de movimiento se toma como una conservación direccional. Solo los momentos en la dirección considerada tienen un impacto en la conservación.
