Si consideramos una bola de acero que cae por gravedad en una copa (pozo de potencial) y un obstáculo la detiene en el fondo, entonces la conservación de la energía implica que la energía potencial gravitatoria se ha transformado primero en energía cinética y luego en calor. Después del experimento, la altura del pozo de potencial se reduce porque hay una bola de acero en el fondo. Entonces puedo repetir el experimento y cada vez extraeré menos y menos energía hasta que no extraiga nada cuando el pozo se llene de bolas. Ahora considere un imán y una bola de acero. El imán acelera la bola de acero hasta que se pegan y la energía cinética se disipa por emisión de calor. La conservación de energía implica que la energía del imán+campo+bola ha cambiado (disminuida por la cantidad de calor producido). Mi pregunta es ¿cómo se reduce? ¿Es el momento magnético del imán el que ha disminuido, o debemos tener en cuenta el momento magnético inducido en la bola de acero para recalcular la energía del campo?
El problema se puede simplificar (para el cálculo) pero queda abierto si en lugar de un imán y una bola de acero se utilizan dos bobinas, cada una conectada a un generador. Si alguien puede escribir los detalles del cálculo, sería muy apreciado. (Problema resuelto para las bobinas en Griffiths p211. Los generadores producen la energía disipada por el calor). Así que queda por resolver el problema de un imán y la bola de acero. ¿Hay una reconfiguración de dominio?
Esta es solo una respuesta parcial pero, al considerar los imanes, debe considerar la creación y aniquilación de campos magnéticos. Por ejemplo, recuerde que en electromagnetismo tratamos la energía como almacenada en el propio campo magnético.
Por lo tanto, si separamos dos imanes, creamos un campo en una región del espacio donde antes no había campo. Entonces, este proceso requiere que hagamos trabajo (que es intuitivo) y dos imanes separados configuran un sistema con energía positiva. Por el contrario, al unir dos imanes, destruimos el campo magnético y, por lo tanto, reducimos la energía del sistema.
Entonces, en su ejemplo, este es otro ingrediente a considerar. Quizás otras características también sean relevantes, como el hecho de que el calor disipado en la colisión también desmagnetizará parcialmente el imán (alterará la configuración del dominio); tenga en cuenta que magnetizar un imán permanente requiere mucha energía.
Espero que esto ayude.
Esta es, en última instancia, una aclaración (es decir, un comentario extendido) de la publicación de Gabriel:
Los campos magnéticos estáticos no pueden realizar ningún trabajo y, si la pelota está en reposo, no se produce la fuerza de Lorentz. Lo que ocurre es que llevas el imán lo suficientemente cerca de la bola, y la bola siente un campo B cambiante... este campo funciona y altera la energía interna de la bola (es decir, los bucles de corriente/momentos magnéticos en el metal tienden a revertirse). -alinear como los del imán). Estamos ignorando otros efectos cuánticos, como el ferromagnetismo.
Hasta aquí, la conservación de la energía está bien.
Ahora la pelota golpea el imán, por lo que la compresión de la pelota y la fricción/calor proporcionan la pérdida de energía. ¿Pérdida de qué? La energía original era la energía almacenada en el campo B, más la energía de interacción insignificante de los momentos magnéticos de la pelota con el campo B (término potencial ).
Por lo tanto, debe ser que el imán pierde algo de fuerza debido a la reconfiguración del dominio, o la insignificante energía de interacción de la bola con el imán se volvió aún más insignificante (debido a la realineación perturbada de cualquier con ).
Ron Maimón
chris gerig
Shaktyai
chris gerig
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