Hoy mi amigo me dijo algo que me dejó alucinado por completo.
Él dijo:
La energía necesaria para parar un tren es igual a la energía en un paquete de galletas.
¿Cómo es eso posible? Está en lo cierto? Estoy hecho comprensión de energía si está bien...
En el reino unido, un paquete de galletas suelen ser 200g y contienen alrededor de un millar de Calorías o 4.2 MJ. Por contener quiero decir que si las galletas se quema en oxígeno, la energía liberada sería de alrededor de 4.2 MJ.
Si el tren tiene una masa $m$ y se está moviendo a una velocidad $v$, a continuación, su energía cinética es:
$$ T = \tfrac{1}{2}mv^2 $$
Equiparar esto con la energía en las galletas, podemos encontrar:
$$ v = \sqrt{\frac{8.4 \times 10^6 \text{J}}{m}} $$
Google sugiere que el peso de un tren sería de 100 a 1.000 toneladas, dependiendo del tipo de tren. Utilizando la cifra más baja, nos dan $v \aprox 9$ m/seg, mientras que el mayor peso de la da $v \aprox 3$ m/seg.
Así que las dos energías son realmente comparables (si es un tren lento :-).
Pero es importante tener claro a qué nos referimos cuando se comparan las energías. Lo que queremos decir es que si ponemos un paquete de galletas en el quemador de un 100% de eficiencia, tren de vapor, a continuación, la energía liberada como las galletas fueron quemados podría acelerar el tren desde el reposo hasta la velocidad calculada anteriormente.
Yo creo que él es malo, pero no sobre el número.
Desde @JohnRennie respuesta que podemos ver la energía de las cookies es aproximadamente igual a la del tren de la energía cinética, por lo que tenemos tal cantidad de energía para acelerar el tren a esa velocidad. Sin embargo,
Energía para detener el tren...
La energía , o el trabajo requerido para parar un tren en general no es igual a la del tren de la energía cinética de $E_k$, y puede ser muy poco. Edit: como @kojiro y @Aser señaló en los comentarios, según el Trabajo-el Teorema de la Energía, el trabajo realizado sobre el tren es igual a $-E_k$. Pero creo que no invalida el razonamiento: la tierra no perder energía al hacer el trabajo en el tren.
Por ejemplo, podemos empujar un obstáculo en su camino: ( Vistas desde el cielo )
(rock)
[ train ][ train ]>
| (rock)
|
|
push this thing to the north
Teóricamente necesitamos energía cero si el suelo es la fricción. Todo el tren de la energía cinética se convierte en calor.
Más prácticamente acabamos de freno del tren. Frenado de una bicicleta rápida no necesita tanta energía del jinete de las manos, ¿verdad?
En conclusión, no podemos calcular la "energía" de el tren de la masa y la velocidad.
Lo que podemos estimar que es el impulso necesario para detener el tren. El tren de impulso disminuye de $mv$ $0$, por lo que debe ser dado impulso $J = mv$ en la dirección inversa.
La energía que se necesita para detener un tren es la energía necesaria para abrir los frenos de aire de la válvula y deje salir el aire del sistema de frenos de aire (al menos con Estados Unidos trenes). Es difícil guestimate la cantidad de energía necesaria para hacer esto, pero me imagino a su vez, incluso moderadamente rígido palanca requeriría significativamente menos de un kilogramo-metro == 9.8 julios.
La energía cinética del tren, por supuesto, es convertida en calor por las zapatas roce de las ruedas. Eso no es un factor en la ecuación.
En su excelente respuesta de John Rennie da los números. Si esto suena increíble, Un enfoque más intuitivo que indica que aproximadamente en el correcto estadio es echar un vistazo a strongman tirando de concursos.
https://www.youtube.com/watch?v=hP00VmKx_No muestra un tio tirando de un 150 toneladas de tren. Él no va especialmente rápido, pero aún así, se está moviendo en, tal vez, decir 0,5 m/s? Cuántas cookies debe comer más que si él no se mueven en ese tren?
Obviamente, eso es imposible de decir, pero es claramente nada en la liga de los 10 packs. Es probablemente más de un solo paquete. Mirándolo de esta manera le da cierta sensación intuitiva de la cantidad de energía que hay en un paquete de galletas en comparación con la energía cinética de un tren en movimiento.
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