Conservazione dell'energia

[Ospite]

Ho appena finito di postare questo quesito nel mio forum...ora sentiamo cosa ne pensate voi!

Tutti sappiamo che uno dei principi cardine della scienza è quello della conservazione dell'energia.
L'energia non si distrugge mai si trasforma in continuazione conservandosi, ragionando un pò su questo sono incappato in alcuni esempi pratici che mi hanno spiazzato un pò, secondo me ci sono delle situazioni in cui non è chiaro come ci sia questa conservazione dell'energia...o forse sono io che sono giunto troppo velocemente a delel conclusioni sbagliate!
Allora prendiamo l'esempio del campo magnetico di una calamita.
Se noi avviciniamo una sferetta di metallo alla zona di influenza di una calamita sappiamo bene che essa verrà attratta da essa e si sposterà verso la calamita.
Da una situazione di riposo la sfera viene accellerata, posta in movimento e poi si fermerà quando entrerà in contatto con la calamita a cui rimarrà attaccata.
E' chiaro che il campo magnetico ha esercitato una forza sulla sfera la quale ha acquisito energia cinetica che verrà poi dissipata nel momento in cui impatterà sulla calamita stessa...ora il campo magnetico della calamita ha ceduto energia alla sfera che è stata poi dissipata sotto forma di onde elastiche e attrito con l'aria sia nel momento in cui la sfera viaggiava che nel momento in cui si è fermata sulla calamita.
Se il campo magnetico ha ceduto energia alla sfera dovrebbe aver perso parte del suo potenziale...e invece no!
Se voi fate attirare migliaia di oggetti alla calamita lei non perderà mai il suo campo magnetico!
Che cosa è che "ricarica" il campo magnetico e di conseguenza la calamita?
Avete capito bene il mio quesito?
La stessa cosa vale anche per il campo elettrico e gravitazionale....cosa è che mantiene le forze fondamentali?
Sò che magari questi ragionamenti possono sembrare soltanto un incastro mentale ma in realtà è ragionando su le cose basilari che si giunge a nuove conoscenze.
Qualche idea?

[Ospite]

forse perchè la sfera lontana dal magnete ha energia potenziale magnetica? Cioè per il fatto di essere lontana ha la possibilità di essere attratta e per tornare al punto di partenza devo fornire energia. Il potenziale è un'arma a doppio taglio!

[janvaljan]

Non preoccuaprti MasterBlaster, mi sono fatto ank'io le stesse domande... anzi ho pensato ad una cosa ancora più sorprendente: sappiamo che da un pò di tempo esistono centrali elettriche che sfruttano le maree..ma in fin dei conti quella non è energia che viene dal nulla? Non potrebbe benissimo continuare al'infinito in barba a tutte le leggi della termodinamica?

[Ospite]

quella è energia che viene dal campo gravitazionale della luna...e non è eterna!
infatti la deformazione della massa liquida crea attrito sulla terra che rallenta la rotazione...di conseguenza la luna per conservare il momento angolare aumenta l'orbita...fra milioni di anni sarà sfuggita dalla terra.
Questa volta la termodinamica non è violata!

[gattmes]

...non solo!
Viene rallentata anche la rotazione relativa dei 2 pianeti..........
...infatti la luna (molto piu piccola) mostra ormai sempre la stessa faccia....

[AlessandroTesla]

La forza di un magnete non è altro che l'espressione dell'energia che è stata necessaria a magnetizzare il magnete stesso e della forza che la Natura fa (tramite temperatura e pressione) a tenere orientate le molecole per far si che provochino un effetto magnetico.
Un giorno il magnete si smagnetizzerà e la forza si esaurirà.
Nulla di nuovo!

[Ospite]

Ma al fatto che se io cortocircuito il magnete con il pezzo di ferro attratto, il magnete non irradia più il suo campo magnetico e quindi non attrae più nulla fintanto che io non stacco di nuovo il pezzo di metallo attratto compiendo nuovamente lavoro non è passato per la testa a nessuno?
Ciao immaginifici.

Edited by Lawrence - 6/4/2005, 16:25

[janvaljan]

CITAZIONE (MasterBlaster @ 4/4/2005, 10:21)

quella è energia che viene dal campo gravitazionale della luna...e non è eterna!
infatti la deformazione della massa liquida crea attrito sulla terra che rallenta la rotazione...di conseguenza la luna per conservare il momento angolare aumenta l'orbita...fra milioni di anni sarà sfuggita dalla terra.
Questa volta la termodinamica non è violata!

Se fosse così sarebbe comunque energia infinita...perchè poi la Luna verrebbe catturata da un altro pianeta e il ciclo ricomincerebbe...semmai credo che alla fine la Luna ci dovrebbe cadere addosso, oppure come dice gattmes smetterà di ruotare...o meglio, compirà una rivoluzione con lo stesso tempo di rotazione della terra

[Ospite]

la luna ruota intorno alla terra perchè la sua energia cinetica, che tende a imprimere alla luna una forza tangente alla sua traiettoria, è controbilanciata dalla forza gravitazionale, perpendicolare alla traiettoria lunare. L'energia che viene dissipata dall'attrito di marea dovrebbe essere secondo me quella cinetica, causando così un conseguente rallentamento e infine una caduta sulla terra. Ma per qualche oscuro motivo che non ho ancora capito, è la terra a girare più lentamente ( e fin qui ci sono) e di conseguenza la forza centripeta diminuisce(qui confesso che mi sono perso).
Ciao

[Ospite]

Salve!
L'unica cosa sensata e opportuna che mi sembra sia stata detta e la risposta di Polipone, che in effetti risolve il presunto mistero: per fare i bilanci energetici si deve necessariamente tenere conto delle energie potenziali! La sfera lontana dal magnete ha una certa energia potenziale, che diminuisce quanto è più vicina al magnete ...tenete presente che teoricamente un campo è infinito, occupa tuto lo spazio, cioè ad ogni punto dello spazio corrisponde un valore del campo e quindi del potenziale(le definizioni di campo e potenziale sono sui testi)! Considerazioni analoghe, ovviamente, hanno ragion d'essere per quanto riguarda il campo gravitazionale, non entro nella questione terra luna perkè ho solo letto di sfuggita questo forum ..e mi sono pure dovuto iscrivere per rispondere!!! Comunque mi sembra siano state dette un pò di boiate "a muzzu", tipo la straordinaria proposta demenziale di Lawrence che il magnete non "irradi" più qualora abbia il pezzo di metallo attaccato..tra l'altro parlando di campi non devi pensare a nozioni quali l'irradiamento ..e poi cosa irradia un magnete onde magnetiche? ..sarebbe un altro approccio, inusitato! ...ti consiglio Lawrence di non farti passare troppe cose per la testa: il lavoro che tu compi serve a ridare l'energia potenziale perduta, è quell'energia potenziale!!!..tipo quando sollevi qualcosa da terra e lo poni ad un altezza maggiore. Quindi ricapitolando occhio ai termini potenziali dei bilanci energetici! Vorrei inoltre sottolineare che il concetto di zona di influenza del magnete può portare a confusione: se nell'universo esistessero solamente il magnete e la sferetta questa ovunque si trovasse verrebbe accellerata dal magnete!!! Ok? Ripeto il campo in generale è definito in tutto l'universo (XYZ,t). Saluti!

[Ospite]

Un magnete è caratterizzato dal fatto di avere i cristalli che lo compongono tutti orientati verso un'unica direzione. Questo fa si che le forze elettriche degli atomi, che normalmente si annullerebbero a vicenda, sono invece tutte belle ed allineate.
Quindi si genera un campo, il campo magnetico appunto. Ora quando avviciniamo un pezzo di ferro, questo viene attratto e si magnetizza. Il motivo è perchè per effetto del campo magnetico i cristalli che formano il pezzo di ferro si dispongono tutti nelle stesse direzioni, e quindi il lavoro che la calamita fà è quello di riallineare gli atomi dell'altro pezzo di ferro. La conseguenza poi è che i due si attraggono. Quindi abbiamo due lavori, uno di attrazione ed uno di allineamento. Quando noi separiamo le calamite, compiamo un secondo lavoro, che annulla il lavoro di attrazione esercitato dalla calamita, mentre appena i due materiali sono abbastanza lontano, le forze interne del ferro disallineano di nuovo gli atomi, facendo perdere le proprietà magnetiche acquisite. Quindi l'equazione di bilancio credo sia qualcosa del tipo:

Prima della Magnetizzazione Dopo la magnetizzazione

Energia di allineamento + Energia di attrazione(intrinseca delle calamite = Energia di disallineamento (propria del ferro) + Energia di separazione (quella che mettiamo noi per allontanare i due materiali)

La prima parte avviene spontaneamente, come la gravità fa lavoro su di noi attraendoci verso il centro della terra. La seconda invece la dobbiamo immettere noi.

Il primo principio quindi qui continua a valere.

Dimenticavo, nel far ruotare gli atomi si dissipa energia, in calore. Infatti se allontaniamo ed avviciniamo un pezzo di ferro ad una calamita si crea calore nel ferro, a causa degli attriti interni (oltre ad altre cosucce, come la corrente se le linee di forza della calamita vengono TAGLIATE).

Questo ci dice che nell'operazione una parte dell'energia viene persa, quindi il sistema non è conservativo, ma dispersivo (entropia insomma )

Quindi una calamita non crea lavoro dal nulla, ma possiede una geometria tale per cui è in grado di allineare atomi di altri materiali. Il resto del fenomeno dipende proprio dall'allineamento del ferro, e non da un lavoro interno alla calamita ! Questo è l'inghippo

[gattmes]

CITAZIONE

Se il campo magnetico ha ceduto energia alla sfera dovrebbe aver perso parte del suo potenziale...e invece no!
Se voi fate attirare migliaia di oggetti alla calamita lei non perderà mai il suo campo magnetico!

Se poi gli oggetti li vuoi ristaccare dovrai "ri-fare" tu un "lavoro" a rovescio, ma equivalente...

CITAZIONE

la luna ruota intorno alla terra perchè la sua energia cinetica...

Non è propriamente esatto: la luna e la terra ruotano (tutte e 2) intorno al centro di massa (lasciando perdere gli altri corpi celesti) del sistema luna-terra...proprio come quando due persone si mettono faccia a faccia, si tengono per le braccia e si mettono a ruotare. Se le persone sono di "massa" equivalente gireranno intorno ad un punto posto al centro tra i due, se sono di massa differente (es. uomo - bambino) girerenno intorno ad un punto piu prossimo alla massa piu grande (l'uomo. Il bambino sarà quello che "vortica di più")
...cosi pure è non corretto dire che la terra gira intorno al sole...

[Ospite]

Ovvio, in quella specie di bozza di equazione ( non sto a scriverla tutta ovviamente, ma con un testo base di fisica la si ricava) noterai come l'energia che metti tu per staccare i due corpi sta dall'altra parte dell'uguaglianza rispetto quella esercitata dalla calamita per attrarre il metallo. Quindi, purtroppo per noi ma non per le leggi della termodinamica, il bilanciamento energetico c'e' ç_ç

[figlidandroid]

Ho appena finito di postare questo quesito nel mio forum...ora sentiamo cosa ne pensate voi!

Tutti sappiamo che uno dei principi cardine della scienza è quello della conservazione dell'energia.
L'energia non si distrugge mai si trasforma in continuazione conservandosi, ragionando un pò su questo sono incappato in alcuni esempi pratici che mi hanno spiazzato un pò, secondo me ci sono delle situazioni in cui non è chiaro come ci sia questa conservazione dell'energia...o forse sono io che sono giunto troppo velocemente a delel conclusioni sbagliate!
Allora prendiamo l'esempio del campo magnetico di una calamita.
Se noi avviciniamo una sferetta di metallo alla zona di influenza di una calamita sappiamo bene che essa verrà attratta da essa e si sposterà verso la calamita.
Da una situazione di riposo la sfera viene accellerata, posta in movimento e poi si fermerà quando entrerà in contatto con la calamita a cui rimarrà attaccata.
E' chiaro che il campo magnetico ha esercitato una forza sulla sfera la quale ha acquisito energia cinetica che verrà poi dissipata nel momento in cui impatterà sulla calamita stessa...ora il campo magnetico della calamita ha ceduto energia alla sfera che è stata poi dissipata sotto forma di onde elastiche e attrito con l'aria sia nel momento in cui la sfera viaggiava che nel momento in cui si è fermata sulla calamita.
Se il campo magnetico ha ceduto energia alla sfera dovrebbe aver perso parte del suo potenziale...e invece no!
Se voi fate attirare migliaia di oggetti alla calamita lei non perderà mai il suo campo magnetico!
Che cosa è che "ricarica" il campo magnetico e di conseguenza la calamita?
Avete capito bene il mio quesito?
La stessa cosa vale anche per il campo elettrico e gravitazionale....cosa è che mantiene le forze fondamentali?
Sò che magari questi ragionamenti possono sembrare soltanto un incastro mentale ma in realtà è ragionando su le cose basilari che si giunge a nuove conoscenze.
Qualche idea?

la domanda e' carina ed e' un equivoco in cui molti cadono.

ci si chiede in che modo un magnete e' in grado di generare forza continuamente e se questa viola la legge di conservazione dell'energia.

Mi ha fatto una domanda simile mio figlio vedendo una tenda -che ho costruito- nella quale sono stati posti dei magneti che si regge sul muro poiche' i magneti attratti ed attaccati alla cornice di ferro nel muro.

Mi chiedeva, invocando il principio di conservazione dell'energia, "ma i magneti si scaricano?"
aspettandosi come risposta si, ho letto le altre risposte. le trovo fuorvianti.

ndr: secondo me non dovrebbero porsi queste domande esistenziali/tecniche nei forum. la probabilita' che ti risponda qualcuno che crede alle scie chimiche oppure al fatto che i vaccini fanno diventare autistici e' ALTA. i forum sono pieni di "bibitari" che vendevano la coca cola allo stadio del napoli e, poiche' la vita ha concesso loro una occasione di visibilita', si sentono in diritto/dovere di dover esprimere il loro pensiero.

la risposta e' NO. per comprendere quanto di seguito non bisogna avere una laurea in fisica o ingegneria, ma basta avere studiato e compreso FISICA all'istituto tecnico.

bisogna stare attenti a non confondere la forza con l'energia.

Effettivamente viene esercitata una forza che si oppone alla forza di gravita' affinche' la tenda non cada e questa forza viene esercitata PERENNEMENTE, ma ciò non rappresenta una negazione della conservazione dell'energia in quanto

"in questa situazione non viene compiuto lavoro, e quindi non viene spesa energia (che può essere definita come la capacità di un corpo a compiere lavoro). "

In particolare, per esserci lavoro, deve esserci non solo una forza applicata, ma anche uno spostamento netto nella direzione lungo cui la forza è applicata. Poiché il quadro è fermo, non viene compiuto lavoro, e non c'è variazione di energia.

Se vi viene piu' facile pensate alla tenda ma sorretta da un chiodino: la tenda rimane ferma perché la forza di gravità' che lo attrae verso il basso è bilanciata dalla reazione vincolare del chiodo, rivolta verso l'alto. Quindi il chiodino esercita PERENNEMENTE una forza sulla tenda. Anche in questo caso non viene violata la legge di conservazione dell'energia, poiche' la tenda e' FERMA.

saluti dai figlidandroid