Energía Cinética es el Movimiento

Objetivos

Terminada la lección podrás:

• Definir energía cinética.
• Identificar la ecuación de energía cinética y explica sus variables.

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Energía de movimiento

La energía cinética es la energía que un objeto posee debido a su movimiento.  Cualquier objeto que esté en movimiento, ya sea una pelota rodando, un coche en marcha o una molécula vibrando, tiene energía cinética. Depende de la masa del objeto y de su velocidad.

Ecuación para la energía cinética

La energía cinética depende de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación:

También puede escribirse así:

E = (1/2) mv²

Donde m es la masa del objeto y v² la velocidad del mismo elevada al cuadrado. El valor de E también puede derivarse de la siguiente ecuación:

Otra manera de escribirla es:

E = (ma)d

Donde:

• E​ es la energía cinética (en julios, J).
• m es la masa del objeto (en kilogramos, kg).
• v es la velocidad del objeto (en metros por segundo, m/s).

En esta ecuación la a es la aceleración de la masa m y d es el desplazamiento a lo largo del cual se acelera. Las relaciones entre la energía cinética y la energía potencial, y entre los conceptos de fuerza, distancia, aceleración y energía, pueden ilustrarse elevando un objeto y dejándolo caer.

Conceptos clave:

1. Depende de la velocidad al cuadrado: La energía cinética está directamente relacionada con el cuadrado de la velocidad del objeto, lo que significa que pequeños aumentos en la velocidad resultan en grandes aumentos en la energía cinética. Por ejemplo, si duplicas la velocidad de un objeto, su energía cinética se cuadruplica.
2. Depende de la masa: A mayor masa, mayor energía cinética para un objeto que se mueve a la misma velocidad. Un camión moviéndose a una cierta velocidad tendrá mucha más energía cinética que una bicicleta a la misma velocidad.
3. Escalar: La energía cinética es una magnitud escalar, lo que significa que no tiene dirección, solo magnitud. Esto la diferencia de otras magnitudes físicas como la fuerza o la velocidad, que son vectores.

Ejemplos de energía cinética:

1. Auto en movimiento: Un coche en marcha tiene energía cinética proporcional a su masa y velocidad. Si acelera, su energía cinética aumenta. Si frena, disminuye.
2. Pelota lanzada: Una pelota lanzada hacia arriba tiene energía cinética al moverse. A medida que sube, su velocidad disminuye debido a la gravedad, y su energía cinética se convierte en energía potencial gravitatoria. Al caer, la energía potencial se convierte de nuevo en energía cinética.
3. Moléculas en un gas: En el nivel microscópico, las moléculas de un gas en movimiento también tienen energía cinética. La temperatura de un gas está relacionada con la energía cinética promedio de sus moléculas: a mayor temperatura, mayor energía cinética.

Tipos de energía cinética:

1. Energía cinética traslacional: Es la energía debida al movimiento de un objeto de un lugar a otro, como un auto en una carretera o una persona corriendo.
2. Energía cinética rotacional: Un objeto que gira sobre su propio eje, como una rueda o una peonza, tiene energía cinética rotacional. Depende de la velocidad angular de rotación y la inercia rotacional del objeto.

Relación con la energía potencial:

La energía cinética puede transformarse en otros tipos de energía, como la energía potencial y viceversa. Por ejemplo:

• Un objeto que cae desde una altura convierte su energía potencial gravitatoria en energía cinética a medida que acelera hacia el suelo.
• En un péndulo, la energía cinética se transforma en energía potencial en la parte más alta de su trayectoria y luego vuelve a convertirse en energía cinética al bajar.

Conservación de la energía cinética:

En un sistema sin pérdidas, como en las colisiones elásticas, la energía cinética total se conserva. En colisiones inelásticas, parte de la energía cinética se convierte en otras formas de energía, como el calor o la deformación.

Resumen:

La energía cinética es la energía que posee un objeto en movimiento. Depende de la masa del objeto y de su velocidad al cuadrado. Es un concepto fundamental en la física, ya que describe cómo los objetos interactúan y se mueven, y puede transformarse en otros tipos de energía, como la energía potencial o el calor.

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Enlaces externos para explorar

• Simulaciones: PhET
• Conceptos de Física: Hyperphysics
• Tutorial de Física en Inglés: Physics Classroom

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Vídeo

El trabajo y la energía cinética

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