Richtig oder falsch: Energie bleibt bei allen Kollisionen erhalten [geschlossen]

Die richtige Antwort ist, dass Energie erhalten bleibt. Es ist nicht pedantisch, sondern einfach richtig, darauf zu bestehen, dass, wenn der Fragesteller kinetische Energie oder mechanische Energie meinte, die nur bei einem elastischen Stoß erhalten bleiben würde, er dies hätte sagen sollen. Die Energieeinsparung ist eine so grundlegende Eigenschaft der Natur, dass jede Formulierung, die das Verständnis eines Schülers verwirren könnte, strikt vermieden werden sollte.

Wie Sie bereits bemerkt haben, ist die pedantische Antwort "wahr", während die wahrscheinlich erwartete Antwort "falsch" ist. Die Bedeutung der Frage ist entscheidend. Es ist kontextabhängig, weil sich die Kurse darin unterscheiden, was sie von Ihnen verlangen, als "selbstverständlich" anzunehmen. Ich weiß nicht, ob Ihr Lehrer (oder, wenn er diese Frage nicht geschrieben hat, der Lehrplan) das gut genug gemacht hat; Wenn nicht, ist die Frage möglicherweise schlecht formuliert (oder es könnte versucht werden, Leute zu erwischen, die ihre eigenen Annahmen einfügen, in diesem Fall ist die pedantische Antwort beabsichtigt).

So etwas passiert ständig. In der Biologie "wie viel Energie wird produziert ?" kann eine Antwort ungleich Null haben, da der Begriff eher auf Phosphorylierung als auf Verletzung der Konservierung verweist. In der Soziologie bezieht sich „Schwerkraft“ auf die geografische Abhängigkeit des Handelsvolumens. Letztendlich müssen wir die Sprache an das anpassen, was in einem bestimmten Kontext nützlich ist. Wenn wir eine Weile über Kollisionen sprechen, ist es Zeitverschwendung, ständig "kinetisch" und "für dieses System" und so weiter sagen zu müssen.

Wenn es sich um eine Schul-/Testfrage handelt, ist die „richtige“ Antwort, die in den Test eingetragen wird, die , die der Lehrer in dieser bestimmten Klasse gesagt hat. Das werden sie erwarten und danach suchen, da der Test Sie dahingehend testen soll, wie gut Sie in ihrem Kurs abgeschnitten haben. Wenn sie der Meinung sind, dass in diesem Stadium die einzigen Energieformen im Spiel kinetische und potentielle Energie sind, dann müssen Sie „nein“ sagen, selbst wenn Sie es bereits „besser wissen“.

Für die zugrunde liegende Physik ist Energie jedoch tatsächlich fast (*) immer erhalten, und in diesen Fällen beinhaltet diese Erhaltung zusätzliche Energieformen wie thermische und akustische (Schall-) Energie, für die in einem Einführungskurs in Mechanik noch keine angemessene theoretische Maschinerie vorhanden war angelegt.

(*) Lassen Sie uns nicht in die relativistische Kosmologie einsteigen.

In jeder Situation, der Sie begegnen werden, vor allem wenn Sie nur einführende Physik verwenden, ist es " wahr ".
Energie bleibt immer erhalten, wird aber ganz einfach zwischen verschiedenen Formen umgewandelt. Als letzter Ausweg wird Energie zu einfacher thermischer Wärme. Aber es ist immer noch Energie und wird konserviert.

In der Vorstellung des typischen Lehrers ist die Antwort „ falsch “. Denn der durchschnittliche Lehrer wird sagen, dass bei einem unelastischen Stoß kinetische Energie verloren geht. Es ist, aber nur als kinetische Energie. Was tatsächlich passiert, ist, dass die Energie einfach ein anderes Namensschild anbringt.

Ja, es wird konserviert, und dies hängt nicht von der Kursstufe ab. Der heikle Teil kann immer noch auf Teile des Systems übertragen werden, die nicht die kollidierenden Objekte sind.

Energie kann dem System kollidierender Teilchen durch Schall oder Wärme entweichen, in mechanische Arbeit umgewandelt werden, was zu einer dauerhaften Verformung der kollidierenden Teilchen führt, in innere Energie umgewandelt werden, wenn die Körper nicht streng starr sind usw .

Sooooo… es geht darum, was in Ihrer Definition von Energie enthalten (oder erlaubt) ist und was Sie als Energieformen ignorieren dürfen. Jede mögliche Form davon oder beschränkt auf eine oder mehrere spezifische Energieformen, wie kinetische Energie?

Wie alle anderen stimme ich zu: schreckliche Frage. Die wirkliche Antwort ist, den Testschreiber an den Zehen aufzuhängen, bis er sich entschuldigt. Allerdings hilft das nicht weiter. Die Realität ist, dass Englisch oft eine mehrdeutige Sprache ist. Wir verlassen uns auf den Kontext, und das ist nicht immer der geschriebene Kontext.

Wie können wir also dieses Problem so angehen, dass es weitergeht?

Die eigentliche Frage ist: "Von welcher Energie sprechen sie?" Oft werden Sie feststellen, dass Papiere nur über „Energie“ im Allgemeinen sprechen und darauf vertrauen, dass Sie genug wissen, um den Kontext bereitzustellen.

Wenn ich denen, die sagen „Energie wird konserviert“, Worte in den Mund legen darf, bedeutet dies, dass sie denken, dass „Energie“ die Gesamtenergie des Systems ist. Die Idee, dass "die Gesamtenergie immer erhalten bleibt", ist ein leicht zu wiederholendes Mem, das viele Menschen hören. Und es gilt für isolierte Systeme. Aber es hat seine Grenzen. Wenn ein System nicht isoliert ist, wird keine Energie gespart. (Und wenn Sie in die Kosmologie auf Universitätsniveau einsteigen, werden einige dieser Konzepte zur Energieeinsparung aufgrund von Effekten wie der Raumkrümmung trübe.)

Die andere Gruppe, die sagt "Energie wird nicht konserviert", konzentriert sich auf beides

• Eine bestimmte Teilmenge der Gesamtenergie des Systems (dh "kinetische Energie")
• Die Gesamtenergie eines nicht isolierten Systems. (dh "Energie der beiden kollidierenden Objekte")

Im ersteren Fall ist die Energie nicht erhalten, weil wir nur eine kleine Unterklasse von Energien betrachtet haben: kinetische Energie. Es ignoriert andere. Im letzteren Fall wird keine Energie gespart, da das System nicht isoliert ist – Energie kann das System in Form von Wärme und Schall verlassen.

Wer hat also Recht? Nun, es spielt keine Rolle. Seine Worte. Wir können jedoch über Konsistenz sprechen. Was passiert, wenn Sie die Gleichungen für Energie vorher und nachher schreiben? Wenn du schreibst

dann stimmt das, was Sie getan haben, mit der Denkweise der "totalen Energie" überein. Andererseits, wenn Sie schreiben

dann stimmt das, was Sie getan haben, mit den anderen Denkweisen überein.

Jetzt fällt mir auf, dass Sie geschickt nicht angeben, welche Meinung der Ausbilder hat und welche Sie haben. Das macht einen guten Job, unsere Antworten zu blenden (wie ein echter Wissenschaftler, gute Arbeit!). Daher muss ich zwei mögliche Gründe für die Meinungsverschiedenheit vorschlagen, je nachdem, welche Meinung der Ausbilder vertritt.

• Der Ausbilder könnte ein Purist sein, der Ihnen beibringen möchte, dass „Energie immer gespart wird“. (Der Wissenschaftler in mir ist typischerweise in diesem Lager)
• Der Lehrer könnte jemand sein, der zu viele Schüler schreiben ließ$PE_{before} + KE_{before} = PE_{after} + KE_{after}$auf ihre Tests, ohne vorher zu prüfen, ob die Kollision elastisch war oder nicht. Wenn Sie diesen Fehler machen, erhalten Sie einen ganzen Haufen unordentlicher Widersprüche und falscher Antworten. Sie versuchen möglicherweise, Sie auf das bestimmte System zu konzentrieren, das zur Lösung dieser Probleme erforderlich ist. Denken Sie daran, dass es ihre Aufgabe ist, vielen Schülern Physik beizubringen. (Der Ingenieur in mir ist typischerweise in diesem Lager)

Die richtige Antwort lautet leider "Test-Setter hat praktische Prüfung nicht bestanden" .

Die Frage ist mehrdeutig formuliert, und jede "richtige" Antwort wird von der Psychologie und nicht von der Physik bestimmt - nämlich, welche Interpretation der mehrdeutigen Frage im Kopf des Teststellers war. Es gibt keine Möglichkeit, sie ausschließlich auf der Grundlage von Kursarbeiten oder genauer Kenntnis des Themas zu beantworten, da es immer dieses Vermutungselement in Bezug auf die Mehrdeutigkeit geben wird.

Das passiert enttäuschend oft in Tests, und man muss es irgendwie fahren und akzeptieren, wenn es passiert. Ich neige dazu, am Rand zu schreiben, damit meine Antwort die Grundlage und Kritik der Frage und Antwort ist, damit ich zeigen kann, dass ich mein Thema kannte. Dafür bekommt man keine Punkte, aber man sammelt "moralische Sieg"-Punkte, und vielleicht wird ein guter Prüfer nachdenken und prämieren, wenn man sie hinterher zeigt.

Aus einer einführenden Physikperspektive ist die Antwort wahr. Energie ist Energie, sei es als Wärme, Schall, kinetische Energie, potentielle Energie, Masse usw. Der einzige Grund, warum das Konzept „Energie“ existiert, ist, dass es sich um eine Erhaltungsgröße handelt. Wenn Energie nicht konserviert wird, was ist dann mit "Energie" gemeint? Auf welche Menge bezieht es sich? Dies ist unklar.

Technisch gesehen bleibt Energie nur im Mittel erhalten , da Quantenübergänge zwischen Zuständen mit unterschiedlichen Energien stattfinden. Die Quantendekohärenz von Energieeigenzuständen führt zu einer probabilistischen Auswahl von Energieergebnissen. Diese Ergebnisse sparen im Durchschnitt Energie, aber nicht einzeln.

Dann gibt es noch die Frage der gekrümmten Raumzeit, in der selbst klassisch (nicht Quanten-) Energie nicht erhalten bleibt. Wenn Sie also über die Kollision massiver Himmelskörper sprechen, stelle ich mir vor (nicht 100% sicher), dass es keine "Energie" -Menge gibt, die erhalten bleibt. (Zur Erinnerung: Energie hat nur als diese besondere Größe Bedeutung, die über die Zeit erhalten bleibt! Sie hat auch noch andere Eigenschaften)

Entscheidend ist, ob der Schüler das Problem im Kontext versteht oder nicht. Weder der Lehrer noch der Schüler sollten sich in technische Einzelheiten einmischen, wenn klar ist, dass der Schüler die Antwort auf die Frage versteht/nicht versteht. Der Lehrer sollte keine Noten zurückhalten, wenn der Schüler eindeutig verstanden hat, und er sollte sie auch nicht vergeben, wenn klar ist, dass der Schüler auf einer technischen Ebene gewinnt, die er nicht einmal versteht. (Wie oben können Sie die Antwort je nach Kontext auf "wahr" oder "falsch" massieren).

Allerdings gibt es auch Gerechtigkeitsfragen. Angenommen, der Lehrer hat den Schüler als falsch markiert, aber der Schüler hat tatsächlich die richtige Antwort verstanden. Der Lehrer kann nicht mit Sicherheit feststellen, ob dieser Schüler mit seinem Verständnis aufrichtig ist. Wenn sie ihnen Noten geben, werden vielleicht andere Schüler, die weniger ehrlich sind, dasselbe versuchen. Was ist außerdem mit den Testaufzeichnungen, aus denen hervorgeht, dass ein Schüler für eine gegebene Antwort Punkte bekommen hat, ein anderer dagegen nicht?

Die Lösung für all dies besteht entweder darin, standardisierte Tests aufzugeben (fette Chance) oder dass der Lehrer den Kontext von Problemen und alle getroffenen Annahmen klar und deutlich macht. Der Lehrer hätte zu Beginn des Tests einen Haftungsausschluss machen sollen:, dh "Alle Fragen werden im Kontext der klassischen Newtonschen Mechanik gestellt." . In Ermangelung eines solchen Haftungsausschlusses denke ich jedoch, dass es fair ist, von den Studenten zu erwarten, dass sie auf der Grundlage des in ihrem Kurs unterrichteten Physikniveaus antworten. Ich nehme an, Sie werden nicht in Quantenphysik oder allgemeiner Relativitätstheorie unterrichtet. In diesem Fall lautet die vernünftige Antwort auf die Frage Wahr, Energie bleibt bei einer Newtonschen Kollision zwischen Körpern erhalten.

Beachten Sie, wie klar ich war, dass meine Antwort von der Newtonschen Physik abhängig ist? Ich habe solche Abklärungen in meiner Schulzeit gemacht, weil ich häufig auf die Situation gestoßen bin, die Sie hier beschrieben haben. Ich habe die Antwort verstanden, aber die Frage nicht verstanden. Ich bin zu dem Schluss gekommen, dass eine solche Situation immer in der Verantwortung des Lehrers liegt. Sie sollten Punkte vergeben, wenn Sie verstanden haben, aber die Frage war trotz der oben genannten Gerechtigkeitsprobleme schlecht formuliert. Es ist schlimmer, einem Schüler Noten zu rauben, als fremde Noten zu vergeben. Notenraub beeinflusst Ihre Noten und Zukunftsaussichten in einem sehr realen Sinne, wenn Sie Ambitionen auf eine höhere Bildung haben.

Meiner Erfahrung nach haben Lehrer und Professoren Verständnis für diese Probleme und vergeben normalerweise Noten, wenn ich der Sache nachgehe. Manchmal versteht der Lehrer (und in seltenen Fällen der Professor) die Antwort jedoch selbst nicht, in diesem Fall liegt es an Ihnen, ob Sie ein formelles Berufungsverfahren für sinnvoll halten.

Zu sagen „Energie bleibt erhalten“ bei einem inelastischen Stoß ist ein bisschen so, als würde man sagen „ein Gemälde bleibt erhalten“, wenn man es durch einen Schredder laufen lässt, weil die Ergebnisse dasselbe Gewicht wie zuvor haben und aus demselben Material bestehen. Das Gesamtenergieniveau bleibt gleich, aber es hört auf, eine greifbare Einheit zu sein.

Die Frage ist nur, welche Bedeutung man einer solchen Aussage zuschreibt und welche Art von Einsicht man zu reflektieren hofft. Tests versuchen normalerweise nicht, Klugheit zu belohnen. Es sei denn, sie sind es. Sie müssen bewertet werden, und daher ist es für diejenigen, die "zu viel wissen", eine Art zusätzliche Aufgabe, zu beurteilen, welche Art von Antwort eine Einsicht ausdrückt, die dem Kursniveau und den Erwartungen des Lehrers entspricht, der den Unterrichtsstoff behandelt, und welche Art von Antwort als "formal richtig" angesehen werden könnte, aber nicht in einer Weise, die der Lehrer/Klassierer interessiert wäre.

Der Physikunterricht ist keine juristische Fakultät, und selbst im Jura interpretieren die Richter die Gesetze nach ihrer Absicht und nicht nach dem Buchstaben, wenn es darauf ankommt.

Ich gehe davon aus, dass die Testfrage genau richtig oder falsch war: Bei allen Kollisionen bleibt Energie erhalten.

Meiner Meinung nach,

Der Kommentar „Verwendung der einführenden Physik“ ist nicht relevant. Es fügt keinen Kontext dazu hinzu, wie die Frage gestellt wurde, und dient als Kontrolle, um die Antworten zu lenken, die Sie möglicherweise erhalten.

Die Argumente über kinetische Energie, System und elastische Kollisionen sind ebenfalls nicht relevant. Wenn sie nicht in der Frage oder in einer spezifischen Anweisung zur Beantwortung des Tests enthalten waren, sollten wir nicht davon ausgehen, dass sie impliziert wurden. Ob die Kollision dazu führt, dass sich die Energie in Licht, Ton oder einen anderen Zustand kinetischer Energie umwandelt, oder (ad nauseum) die Energie immer noch nicht verloren ist, obwohl sie möglicherweise auf andere Weise gemessen werden muss.

Die Antwort auf die gestellte Frage, Wahr oder Falsch: Energie bleibt bei allen Kollisionen erhalten, ist Wahr.

Obwohl einige Antworten hier darauf hindeuten, dass Sie einem Lehrer nachgeben sollten, der etwas zu unterrichten scheint, das sich von dem unterscheidet, was allgemein akzeptiert wird, schlage ich dies vor, um die Antwort anzufechten und gültige Argumente dafür vorzulegen, warum es falsch ist.

Angenommen, es geht keine Energie durch Wärme und Schall verloren. Die Perspektive des Autors besteht darin, sich auf elastische versus plastische Stöße zu konzentrieren. Bei einem elastischen Stoß bleibt die gesamte mechanische Energie erhalten. Wenn der Aufprall eine gewisse Plastizität aufweist, wird mechanische Energie nicht erhalten. Ein Teil davon geht als Schadensenergie verloren, die Energie, die benötigt wird, um die Körper plastisch zu verformen.

Dies spiegelt sich im Restitutionskoeffizienten wider.

Schlüsselpunkt ist "Einführende Physik verwenden".

Mit High School Physics wird Energie nicht immer gespart. Es braucht den elastischen Stoß. Auf Universitätsniveau wird es immer konserviert (außer dunkle Energie).

Hör einfach auf deinen Lehrer. "Nur in den elastischen Stößen" ist richtig, wenn Sie in der High School sind.