Правда или ложь: энергия сохраняется при всех столкновениях [закрыто]

Правильный ответ: энергия сохраняется. Не педантично, а просто правильно настаивать на том, что если вопрошающий имел в виду кинетическую энергию, или механическую энергию, которая сохраняется только при упругом столкновении, то так и надо было сказать. Сохранение энергии является настолько фундаментальным свойством природы, что следует строго избегать любых формулировок, которые могут запутать понимание учащегося.

Как вы уже заметили, педантичный ответ - «верно», а вероятный ожидаемый ответ - «ложно». Смысл вопроса ключевой. Это зависит от контекста, потому что курсы различаются тем, что они просят вас принять «само собой разумеющееся». Я не знаю, достаточно ли хорошо с этим справился ваш инструктор (или, если они не писали этот вопрос, программа обучения); если нет, то вопрос может быть плохо сформулирован (или это может быть попытка поймать людей, которые вставляют свои собственные предположения, и в этом случае предполагается педантичный ответ).

Такое происходит постоянно. В биологии "сколько энергии производится ? " может иметь ненулевой ответ, потому что термин относится к фосфорилированию, а не к нарушению сохранения. В социологии «гравитация» относится к зависимости объема торговли от географии. В конечном счете, мы должны адаптировать язык к тому, что полезно в данном контексте. Если мы говорим о столкновениях какое-то время, постоянно говорить «кинетический» и «для этой системы» и так далее — пустая трата времени.

Если это школьный/тестовый вопрос, «правильным» ответом на тесте будет то, что сказал учитель в этом конкретном классе. Это то, что они будут ожидать и искать, поскольку тест должен проверить вас на то, насколько хорошо вы справились с их курсом. Если они принимают идею о том, что на данном этапе единственными формами энергии в игре являются кинетическая и потенциальная энергии, тогда вам придется поставить «нет», даже если вы уже «знаете лучше».

Однако для лежащей в основе физики энергия действительно почти (*) всегда сохраняется, и в этих случаях это сохранение включает в себя дополнительные формы энергии, такие как тепловая и акустическая (звуковая) энергия, для которых во вводном курсе механики еще не создан адекватный теоретический аппарат. выложен.

(*) Не будем углубляться в релятивистскую космологию.

В любой ситуации, с которой вы столкнетесь, особенно если использовать просто вводную физику, это « правда ».
Энергия всегда сохраняется, но довольно легко трансмутируется между различными формами. В крайнем случае энергия становится простым тепловым теплом. Но это все еще энергия, и она сохраняется.

В уме типичного учителя ответ « ложный ». Потому что средний учитель скажет, что кинетическая энергия теряется при неупругом столкновении. Она есть, но только как кинетическая энергия. Что на самом деле происходит, так это то, что энергия просто надевается на другую бирку с именем.

Да сохраняется, и это не зависит от уровня курса. Сложная часть все еще может быть перенесена на части системы, которые не являются сталкивающимися объектами.

Энергия может улетучиваться из системы сталкивающихся частиц через звук или тепло, превращаться в механическую работу, приводящую к остаточной деформации сталкивающихся частиц, превращаться во внутреннюю энергию, если тела не являются строго жесткими, и т. д .

Тааааак... это вопрос того, что включено (или разрешено) в ваше определение энергии, и что вам разрешено игнорировать как формы энергии. Все возможные формы или ограничены одной или несколькими конкретными формами энергии, такими как кинетическая энергия?

Как и все остальные, я согласен: ужасный вопрос. Реальный ответ — повесить тестировщика за пальцы ног, пока он не извинится. Однако это не поможет. Реальность такова, что английский довольно часто неоднозначный язык. Мы полагаемся на контекст, а это не всегда письменный контекст.

Итак, как мы можем подойти к этой проблеме таким образом, чтобы это помогло двигаться вперед?

Настоящий вопрос заключается в том, «о какой энергии они говорят?» Часто вы обнаружите, что статьи просто говорят об «энергии» в целом и уверены, что вы знаете достаточно, чтобы предоставить контекст.

Если я могу вложить слова в уста тех, кто говорит, что «энергия сохраняется», это означает, что они думают, что «энергия» — это полная энергия системы. Идея о том, что «полная энергия всегда сохраняется», является легко повторяемым мемом, который слышат многие люди. И это верно для изолированных систем. Но у него есть свои пределы. Если система не изолирована, энергия не сохраняется. (И когда вы попадаете в космологию университетского уровня, некоторые из этих концепций, касающихся сохранения энергии, начинают становиться туманными из-за таких эффектов, как искривление пространства.)

Другая группа, говорящая, что «энергия не сохраняется», сосредотачивается либо на

• Конкретное подмножество полной энергии системы (т.е. «Кинетическая энергия»)
• Полная энергия неизолированной системы. (т.е. «Энергия двух сталкивающихся объектов»)

В первом случае энергия не сохраняется, потому что мы рассматривали только один небольшой подкласс энергий: кинетическую энергию. Это игнорирование других. В последнем случае энергия не сохраняется, потому что система не изолирована — энергия может покинуть систему в виде тепла и звука.

Так кто прав? Ну, это не имеет значения. Его слова. Однако можно говорить о постоянстве. Что происходит, когда вы пишете уравнения для энергии до и после? Если вы пишете

тогда то, что вы сделали, согласуется с образом мышления «полной энергии». С другой стороны, если вы пишете

тогда то, что вы сделали, согласуется с другими способами мышления.

Теперь я замечаю, что вы ловко не указываете, какое мнение у инструктора и какое у вас. Это хорошо помогает ослепить наши ответы (как настоящий ученый, молодец!). Таким образом, я должен предложить две возможные причины разногласий, в зависимости от того, какого мнения придерживается преподаватель.

• Инструктор может быть пуристом, который хочет вбить вам в голову, что «энергия всегда сохраняется». (Ученый во мне обычно находится в этом лагере)
• Преподавателем может быть тот, у кого слишком много учеников написали$PE_{before} + KE_{before} = PE_{after} + KE_{after}$на своих испытаниях без предварительной проверки, было ли столкновение упругим или нет. Если вы совершите эту ошибку, то получите целую кучу беспорядочных противоречий и неправильных ответов. Возможно, они пытаются сфокусировать вас на конкретной системе, которая необходима для решения этих проблем. Помните, их работа состоит в том, чтобы научить многих студентов заниматься физикой. (Инженер во мне обычно находится в этом лагере)

К сожалению, правильный ответ: «Испытатель провалил практический экзамен» .

Вопрос сформулирован неоднозначно, и любой «правильный» ответ будет определять психология, а не физика, а именно то, какая интерпретация неоднозначного вопроса была в уме тестировщика. Невозможно ответить на него исключительно на основе курсовой работы или точного знания темы, потому что всегда будет элемент догадки относительно двусмысленности.

К сожалению, это часто случается в тестах, и вам как бы приходится ездить на нем и смиряться, когда это происходит. Я склонен писать на полях, поэтому в моем ответе лежит основа и критика вопроса и ответа, чтобы я мог показать, что знаю свою тему. Вы не получаете за это баллы, но вы набираете баллы за «моральную победу», и, возможно, хороший экзаменатор подумает и наградит вас, если вы потом их покажете.

С точки зрения вводной физики ответ верный. Энергия есть энергия, будь то тепло, звук, кинетическая энергия, потенциальная энергия, масса и так далее. Единственная причина, по которой существует понятие «энергия», заключается в том, что это сохраняющаяся величина. Если энергия не сохраняется, то что подразумевается под «энергией»? К какому количеству относится? Это неясно.

С технической точки зрения энергия сохраняется только в среднем , поскольку квантовые переходы происходят между состояниями с разными энергиями. Квантовая декогерентность собственных состояний энергии приводит к вероятностному выбору энергетических результатов. Эти результаты сохраняют энергию в среднем, но не по отдельности.

Затем возникает вопрос искривленного пространства-времени, в котором даже классически (не квантовая) энергия не сохраняется. Итак, если вы говорите о столкновении массивных небесных тел, я полагаю (не уверен на 100%), что не существует количества «энергии», которое сохраняется. (Напомним: энергия имеет смысл только как эта особая величина, сохраняющаяся во времени! У нее есть и другие свойства)

Дело в том, понимает ли учащийся проблему в контексте. Ни учитель, ни ученик не должны вдаваться в технические подробности, если ясно, что ученик понимает/не понимает ответ на вопрос. Учитель не должен удерживать оценки, если ясно, что учащийся понял, и не должен ставить их, если ясно, что учащийся побеждает по технической части, которую он даже не понимает. (Как и выше, вы можете изменить ответ на «истина» или «ложь» в зависимости от контекста).

Однако есть и вопросы справедливости. Предположим, учитель отметил ученика как неправильного, но ученик на самом деле понял правильный ответ. Учитель не может точно определить, искренне ли этот ученик относится к своему пониманию. Если они будут ставить им оценки, возможно, другие ученики, менее честные, попытаются сделать то же самое. Кроме того, как насчет тестовых записей, показывающих, что один учащийся получил оценки за заданный ответ, а другой нет?

Решением всего этого является либо отказ от стандартизированного тестирования (большой шанс), либо учителю четкое и ясное изложение контекста проблем и любых сделанных предположений. Учитель должен был сделать оговорку в начале теста: «Все вопросы задаются в контексте классической ньютоновской механики». . Тем не менее, в отсутствие такой оговорки, я думаю, что с их стороны будет справедливо ожидать, что студенты ответят на основе уровня преподавания физики в их курсе. Я предполагаю, что вас не учат квантовой физике или общей теории относительности, и в этом случае разумный ответ на вопрос: « Верно, энергия сохраняется при ньютоновском столкновении между телами».

Обратите внимание, как я ясно выразился, что мой ответ зависит от ньютоновской физики? Я делал такие разъяснения в школе, потому что часто сталкивался с ситуацией, которую вы здесь описали. Я понял ответ, но не понял вопроса. Я пришел к выводу, что ответственность за такую ​​ситуацию всегда лежит на учителе. Они должны ставить оценки, если вы поняли, но вопрос был плохо сформулирован, несмотря на проблемы справедливости, описанные выше. Хуже лишить ученика оценок, чем присудить посторонние. Если у вас есть амбиции получить высшее образование, лишние оценки очень серьезно влияют на ваши оценки и перспективы на будущее.

По моему опыту, учителя и профессора понимали эти вопросы и обычно ставили оценки, когда я занимался этим вопросом. Однако иногда учитель (и в редких случаях профессор) на самом деле сам не понимает ответа, и в этом случае вам решать, считаете ли вы целесообразным подавать официальную апелляционную процедуру.

Сказать, что «энергия сохраняется» при неупругом столкновении, немного похоже на утверждение «картина сохраняется» при прогоне ее через измельчитель, потому что результаты имеют тот же вес, что и раньше, и состоят из того же материала. Общий уровень энергии остается прежним, но она перестает быть осязаемой сущностью.

Вопрос только в том, какой смысл придавать такому утверждению и какое понимание он надеется отразить. Тесты обычно не пытаются вознаградить smartassery. Если только они. Они должны быть оценены, и поэтому для тех, кто «знает слишком много», является своего рода дополнительной работой определить, какой тип ответа выражает понимание, соответствующее уровню курса и ожиданиям учителя, освещающего материал класса, и какой ответ можно считать «формально правильным», но не такой, который учителю/класснику было бы интересно услышать.

Урок физики — это не юридическая школа, и даже в юриспруденции судьи интерпретируют законы в соответствии со своими намерениями, а не буквально, когда дело доходит до дела.

Я предполагаю, что проверочный вопрос был именно Верным или Ложным: энергия сохраняется во всех столкновениях.

По моему мнению,

Комментарий "Использование вводной физики" не актуален. Он не добавляет контекста к тому, как был задан вопрос, и представляет собой элемент управления, позволяющий направлять ответы, которые вы можете получить.

Аргументы о кинетической энергии, системе и упругих столкновениях в равной степени неуместны. Если они не были включены в вопрос или в конкретную директиву о том, как отвечать на тест, мы не должны предполагать, что какие-либо из них подразумевались. Приводит ли Столкновение к трансформации энергии в свет, звук или другое состояние кинетической энергии, или (до тошноты) энергия все еще не потеряна, хотя, возможно, ее необходимо измерить другим способом.

Ответ на поставленный вопрос, правда или ложь: энергия сохраняется во всех столкновениях, - это правда.

Хотя некоторые ответы здесь предполагают, что вам следует уступить инструктору, который, кажется, учит чему-то, что отличается от общепринятого, я представляю это как возможность обжаловать ответ и представить веские аргументы относительно того, почему он неверен.

Предположим, что энергия не теряется на тепло и звук. Точка зрения автора состоит в том, чтобы сосредоточиться на упругих и пластических воздействиях. Если удар упругий, то полная механическая энергия сохраняется. Если удар имеет некоторую пластичность, то механическая энергия не сохраняется. Часть ее теряется в энергии повреждения, энергии, необходимой для пластической деформации тел.

Это отражается через коэффициент реституции.

Ключевым моментом является «Использование вводной физики».

Используя физику средней школы, энергия не всегда сохраняется. Ему нужно упругое столкновение. Используя университетский уровень, она всегда сохраняется (кроме темной энергии).

Просто слушай своего учителя. «Только в упругих столкновениях» правильно, если вы учитесь в старшей школе.