Verdadero o falso: la energía se conserva en todas las colisiones [cerrado]

La respuesta correcta es que la energía se conserva. No es pedante, sino simplemente correcto, insistir en que si el interrogador se refería a energía cinética o energía mecánica, que se conservaría solo en una colisión elástica, entonces debería haberlo dicho. La conservación de la energía es una propiedad tan fundamental de la naturaleza que debe evitarse estrictamente cualquier expresión que pueda confundir la comprensión del estudiante.

Como ya notó, la respuesta pedante es "verdadero", mientras que la respuesta probablemente esperada es "falso". El significado de la pregunta es clave. Depende del contexto, porque los cursos difieren en lo que le piden que asuma "es evidente". No sé si su instructor (o, si no escribieron esta pregunta, el plan de estudios) ha hecho un buen trabajo al respecto; si no lo han hecho, la pregunta puede estar mal redactada (o podría tratar de atrapar a las personas que insertan sus propias suposiciones, en cuyo caso la respuesta es pedante).

Este tipo de cosas suceden todo el tiempo. En biología, "¿cuánta energía se produce ?" puede tener una respuesta distinta de cero, porque el término hace referencia a la fosforilación en lugar de a la violación de la conservación. En sociología, "gravedad" se refiere a la dependencia del volumen comercial de la geografía. En última instancia, tenemos que adaptar el lenguaje a lo que es útil en un contexto dado. Si estamos hablando de colisiones por un tiempo, tener que decir "cinético" y "para este sistema" y demás todo el tiempo es un desperdicio.

Si se trata de una pregunta de la escuela o de un examen, la respuesta "correcta" que debe anotarse en el examen es lo que haya dicho el maestro en esa clase en particular. Eso es lo que van a estar esperando y buscando, ya que la prueba es para evaluar qué tan bien te ha ido en su curso. Si están tomando la idea de que en esta etapa, las únicas formas de energía en juego son la energía cinética y potencial, entonces tienes que decir "no" incluso si ya "lo sabes mejor".

Sin embargo, para la física subyacente, la energía se conserva casi(*) siempre, y en estos casos esa conservación involucra formas adicionales de energía tales como energía térmica y acústica (sonido) para las cuales en un curso de introducción a la mecánica aún no se ha desarrollado la maquinaria teórica adecuada. Dispuesto.

(*) No entremos en cosmología relativista.

En cualquier situación que encuentre, sobre todo usando mera física introductoria, es " verdadero ".
La energía siempre se conserva, pero se transmuta fácilmente entre diferentes formas. Como último recurso, la energía se convierte en simple calor térmico. Pero sigue siendo energía y se conserva.

En la mente del maestro típico, la respuesta es " falso ". Porque el maestro promedio dirá que la energía cinética se pierde en una colisión inelástica. Lo es, pero sólo como energía cinética . Lo que realmente sucede es que la energía simplemente se pone una etiqueta de nombre diferente.

Sí se conserva, y esto no depende del nivel del curso. La parte difícil es que todavía se puede transferir a partes del sistema que no son los objetos que chocan.

La energía puede escapar del sistema de colisión de partículas a través del sonido o el calor, convertirse en trabajo mecánico dando como resultado una deformación permanente de las partículas en colisión, convertirse en energía interna si los cuerpos no son estrictamente rígidos , etc.

Así que... es una cuestión de lo que está incluido (o permitido) en su definición de energía, y lo que se le permite ignorar como formas de energía. ¿Todas sus formas posibles o limitadas a una o más formas específicas de energía, como la energía cinética?

Como todos los demás, estoy de acuerdo: terrible pregunta. La respuesta real es colgar al redactor de pruebas de los dedos de los pies hasta que se disculpe. Sin embargo, eso no ayudará en el futuro. La realidad es que el inglés suele ser un idioma ambiguo. Nos basamos en el contexto, y ese no siempre es un contexto escrito.

Entonces, ¿cómo podemos abordar este problema de una manera que ayude a seguir adelante?

La verdadera pregunta es "¿de qué energía están hablando?" A menudo encontrará documentos que solo hablan de "energía" en general y confía en que sabe lo suficiente para proporcionar el contexto.

Si se me permite poner palabras en boca de aquellos que dicen que "la energía se conserva", esto implica que piensan que la "energía" es la energía total del sistema. La idea de que "la energía total siempre se conserva" es un meme fácil de repetir que muchas personas escuchan. Y es cierto para los sistemas aislados. Pero tiene sus límites. Si un sistema no está aislado, la energía no se conserva. (Y, cuando ingresas a la cosmología de nivel universitario, algunos de estos conceptos relacionados con la conservación de la energía comienzan a volverse turbios debido a efectos como la curvatura del espacio).

El otro grupo que dice "la energía no se conserva" se centra en cualquiera de los dos

• Un subconjunto específico de la energía total del sistema (es decir, "energía cinética")
• La energía total de un sistema no aislado. (es decir, "Energía de los dos objetos en colisión")

En el primer caso, la energía no se conserva porque solo estábamos viendo una pequeña subclase de energías: la energía cinética. Es ignorar a los demás. En el último caso, la energía no se conserva porque el sistema no está aislado; la energía puede abandonar el sistema en forma de calor y sonido.

Entonces, ¿quién tiene razón? Bueno, no importa. Sus palabras. Sin embargo, podemos hablar de consistencia. ¿Qué sucede cuando escribes las ecuaciones para la energía antes y después? Si tú escribes

entonces lo que has hecho es consistente con la forma de pensar de la "energía total". Por otro lado, si escribes

entonces lo que has hecho es consistente con las otras formas de pensar.

Ahora me doy cuenta de que hábilmente no dice qué opinión tiene el instructor y cuál tiene usted. Eso hace un buen trabajo al cegar nuestras respuestas (como un verdadero científico, ¡buen trabajo!). Como tal, tengo que sugerir dos posibles razones para el desacuerdo, dependiendo de la opinión que tenga el instructor.

• El instructor podría ser un purista que busca inculcarle en la cabeza que "la energía siempre se conserva". (El científico que hay en mí suele estar en este campo)
• El instructor podría ser alguien que ha tenido demasiados estudiantes escribiendo$PE_{before} + KE_{before} = PE_{after} + KE_{after}$en sus pruebas sin comprobar primero si la colisión era elástica o no. Si cometes este error, obtienes una gran cantidad de contradicciones desordenadas y respuestas incorrectas. Es posible que estén tratando de enfocarlo hacia el sistema particular que se necesita para resolver estos problemas. Recuerde, su trabajo es enseñar a muchos estudiantes cómo hacer física. (El ingeniero en mí está típicamente en este campo)

Lamentablemente, la respuesta correcta es "El examinador no aprobó el examen práctico" .

La pregunta está redactada de manera ambigua, y cualquier respuesta "correcta" será determinada por la psicología, no por la física, es decir, qué interpretación de la pregunta ambigua estaba en la mente del examinador. No hay forma de responderla basándose únicamente en el trabajo del curso o en un conocimiento preciso del tema, porque siempre habrá ese elemento de suposición con respecto a la ambigüedad.

Esto sucede de manera decepcionante a menudo en las pruebas, y tienes que manejarlo y aceptarlo cuando sucede. Tiendo a escribir en los márgenes para que mi respuesta sea la base y la crítica de la pregunta y la respuesta, para que pueda demostrar que conocía mi tema. No obtienes puntaje por eso, pero obtienes puntos de "ganancia moral", y tal vez un buen examinador reflexione y te otorgue si los muestras después.

Desde una perspectiva introductoria a la física, la respuesta es verdadera. La energía es energía, ya sea como calor, sonido, energía cinética, energía potencial, masa, etcétera. La única razón por la que existe el concepto de 'energía' es porque es una cantidad conservada. Si la energía no se conserva, ¿qué se entiende por "energía"? ¿A qué cantidad se refiere? Esto no está claro.

Técnicamente hablando, la energía solo se conserva en promedio , ya que las transiciones cuánticas ocurren entre estados con diferentes energías. La decoherencia cuántica de los estados propios de la energía da como resultado una elección probabilística de los resultados energéticos. Esos resultados conservan energía en promedio, pero no individualmente.

Luego está la cuestión del espacio-tiempo curvo, en el que incluso la energía clásica (no cuántica) no se conserva. Entonces, si está hablando de la colisión de cuerpos celestes masivos, imagino (no estoy 100% seguro) que no hay una cantidad de "energía" que se conserve. (Recuerde: ¡la energía solo tiene significado como esta cantidad especial que se conserva a través del tiempo! También tiene otras propiedades)

El punto es si el estudiante entiende o no el problema en contexto. Ni el profesor ni el alumno deben enredarse en tecnicismos si está claro que el alumno entiende/no entiende la respuesta a la pregunta. El profesor no debe quitar puntos si está claro que el estudiante entendió, y tampoco debe otorgarlos si está claro que el estudiante está ganando por un tecnicismo que ni siquiera entiende. (Como arriba, puede cambiar la respuesta a "verdadero" o "falso" según el contexto).

Sin embargo, también hay problemas de equidad. Supongamos que el maestro marcó al alumno como incorrecto, pero el alumno en realidad entendió la respuesta verdadera. El maestro no puede determinar con certeza si este estudiante es genuino acerca de su comprensión. Si les otorgan puntos, tal vez otros estudiantes que son menos honestos intenten lo mismo. Además, ¿qué pasa con los registros de prueba que muestran que un estudiante recibió calificaciones por una respuesta dada mientras que otro no?

La solución a todo esto es abandonar las pruebas estandarizadas (fat chance) o que el maestro sea claro y explícito sobre el contexto de los problemas y cualquier suposición hecha. El profesor debería haber hecho un descargo de responsabilidad al comienzo de la prueba, es decir, "Todas las preguntas se hacen en el contexto de la mecánica newtoniana clásica". . Sin embargo, en ausencia de tal descargo de responsabilidad, creo que es justo que esperen que los estudiantes respondan según el nivel de física que se enseña en su curso. Supongo que no le están enseñando física cuántica o relatividad general, en cuyo caso la respuesta razonable a la pregunta es Verdadero, la energía se conserva en una colisión newtoniana entre cuerpos.

¿Observe cómo tenía claro que mi respuesta dependía de la física newtoniana? Solía ​​hacer este tipo de aclaraciones en mis estudios porque me encontraba con frecuencia con la situación que has descrito aquí. Entendí la respuesta pero no entendí la pregunta. He concluido que tal situación es invariablemente responsabilidad del maestro. Deberían otorgar puntos si entendió pero la pregunta estaba mal formulada, a pesar de los problemas de equidad anteriores. Es peor robarle notas a un estudiante que otorgarle otras ajenas. Robar notas afecta tus calificaciones y perspectivas futuras en un sentido muy real, si tienes ambiciones de educación superior.

Según mi experiencia, los maestros y profesores eran comprensivos con estos temas y, por lo general, otorgaban calificaciones cuando yo seguía con el asunto. Sin embargo, a veces el maestro (y en raras ocasiones el profesor) en realidad no entiende la respuesta, en cuyo caso depende de usted si considera que vale la pena seguir un proceso de apelación formal.

Decir "la energía se conserva" en una colisión inelástica es un poco como decir "una pintura se conserva" al pasarla por una trituradora porque los resultados tienen el mismo peso que antes y consisten en el mismo material. El nivel total de energía sigue siendo el mismo, pero deja de ser una entidad tangible.

La pregunta es qué significado atribuir a tal afirmación y qué tipo de percepción se espera reflejar. Las pruebas generalmente no intentan recompensar la inteligencia. A menos que lo sean. Deben calificarse, por lo que es una especie de tarea adicional para aquellos que "saben demasiado" juzgar qué tipo de respuesta expresa una percepción adecuada para el nivel del curso y las expectativas del maestro que cubre el material de clase, y qué tipo de respuesta podría considerarse "formalmente correcta", pero no de una manera que al maestro/calificador le interese escuchar.

La clase de física no es una facultad de derecho, e incluso en derecho, los jueces interpretan las leyes de acuerdo con su intención y no al pie de la letra cuando llega el momento.

Asumiré que la pregunta de la prueba era precisamente Verdadero o Falso: la energía se conserva en todas las colisiones.

En mi opinión,

El comentario "Uso de física introductoria" no es relevante. No agrega contexto a cómo se hizo la pregunta y se presenta como un control para dirigir las respuestas que puede recibir.

Los argumentos sobre la energía cinética, el sistema y las colisiones elásticas tampoco son relevantes. Si no se incluyeron en la pregunta o en una directiva específica sobre cómo responder la prueba, no debemos asumir que alguno de ellos estaba implícito. Si la Colisión hace que la energía se transforme en luz, sonido o un estado diferente de energía cinética, o (ad nauseum) la energía aún no se ha perdido, aunque es posible que deba medirse de una manera diferente.

La respuesta a la pregunta publicada, Verdadero o Falso: la energía se conserva en todas las colisiones, es Verdadero.

Aunque algunas respuestas aquí sugieren que debe ceder el paso a un instructor que parece estar enseñando algo que parece diferente de lo que generalmente se acepta, lo presento como una oportunidad para apelar la respuesta y presentar argumentos válidos de por qué es incorrecta.

Suponga que no se pierde energía por el calor y el sonido. La perspectiva del autor es centrarse en los impactos elásticos frente a los plásticos. Si el impacto es elástico, entonces se conserva la energía mecánica total. Si el impacto tiene algo de plasticidad, la energía mecánica no se conserva. Parte de ella se pierde para dañar la energía, la energía necesaria para deformar plásticamente los cuerpos.

Esto se refleja a través del coeficiente de restitución.

El punto clave es "Usar la física introductoria".

Usando física de la escuela secundaria, la energía no siempre se conserva. Necesita la colisión elástica. Usando el nivel universitario, siempre se conserva (excepto la energía oscura).

Sólo escucha a tu maestro. "Solo en las colisiones elásticas" es correcto si estás en la escuela secundaria.