Energía cinética
La energía cinética es una forma de energía que se produce cuando un objeto, sustancia o partícula está en movimiento. Esta energía depende principalmente de la velocidad del objeto, además de su masa. Por ejemplo, cuando corremos, nuestro cuerpo está en movimiento, por lo que produce energía cinética.
La energía cinética suele abreviarse con las letras "Ec" o "Ek", y se puede expresar con la siguiente fórmula:
Abajo explicamos cada término y las unidades utilizadas según el Sistema Internacional:
- Ec: es la energía cinética medida en Joules o Julios, J.
- m: es la masa del cuerpo en movimiento, medida en kilogramos, kg.
- v: es la velocidad del cuerpo, medida en metros por segundo, m/s. Como este término se eleva al cuadrado (v2), las unidades finales son m2/s2.
- La ecuación se divide por 2, puesto que la fórmula de la energía cinética es el resultado de derivar e integrar la fórmula de la Segunda Ley de Newton (Fuerza = Masa · Aceleración) en la fórmula del trabajo (Trabajo = Fuerza · Desplazamiento).
La energía cinética está ligada a otros conceptos de la física como el trabajo y la fuerza. El objeto, al estar en movimiento, origina un trabajo y fuerza determinados. Por ejemplo, si la energía cinética origina fuerza suficiente, el objeto podrá deformar o desplazar a otro.
Un objeto en movimiento puede regresar a su estado inicial o alcanzar un estado de reposo si actúa sobre él otra fuerza. El trabajo originado por la fuerza externa contrarresta la de la energía cinética del objeto. Por ejemplo, una rueda que baja por una pendiente hasta chocarse con una pared. La pared aplica una fuerza mayor sobre la rueda, por lo que esta dejará de moverse, reduciendo a cero su energía cinética.
Asimismo, un objeto genera energía cinética y/o potencial. Cuando el objeto está en reposo, la energía cinética es cero, mientras que la potencial es máxima. Si el objeto está en movimiento y no hay ninguna otra fuerza actuando sobre él, genera energía cinética, pero no energía potencial. Finalmente, un objeto moviéndose dentro de un campo gravitatorio siempre genera energía cinética y potencial.
Tipos de energía cinética y ejemplos
Hay tres tipos de energía cinética: la de traslación, rotación y vibración.
La energía cinética de traslación se presenta cuando un objeto se desplaza de un punto a otro. Al moverse en una dirección, la aceleración aplicada sobre la masa del objeto se traduce en energía cinética. Algunos ejemplos son la acción de caminar, conducir un vehículo por la autopista o la caída de objetos.
La energía cinética de rotación se presenta cuando un objeto gira sobre sí mismo. Aunque no hay desplazamiento, parte del objeto acelera alrededor de un eje, lo que genera energía cinética. Ejemplos de esto son el movimiento de los discos en lectores, el yo-yo y el movimiento de las aspas de un molino debido al viento.
La energía cinética de vibración se presenta cuando las partículas oscilan alrededor de un punto de equilibrio. Algunos ejemplos son la vibración del móvil, el movimiento de las cuerdas de una guitarra o la vibración molecular.
Además, la energía cinética se puede representar en otros tipos según el efecto o tipo de energía que generan. Estos son:
- Energía mecánica: el movimiento de los objetos y su interacción física con otros produce un movimiento mecánico, fruto de la energía cinética y potencial. Un ejemplo de esto es cuando golpeamos una pelota. La energía cinética de nuestro pie se traslada a la pelota, produciéndose energía mecánica en forma de desplazamiento.
- Energía térmica: la vibración y movimiento de las partículas de una sustancia desprende calor, es decir, energía térmica. Dependiendo del estado de agregación de la materia (sólido, líquido o gas), la energía térmica será mayor o menor.
- Energía eléctrica: los electrones, al moverse por un circuito eléctrico, generan electricidad a partir de su energía cinética y potencial.
- Energía sonora: es un tipo de energía mecánica que resulta de la oscilación o vibración de partículas en forma de ondas. Esta oscilación genera ondas sonoras que el oído puede captar.
Ejemplos de ejercicios usando la fórmula de la energía cinética
Ejercicio 1
Un objeto A de 58 kilogramos de masa se mueve a 15 metros por segundo, mientras que un objeto B de 20 kilogramos de masa se mueve a 26 metros por segundo. ¿Cuál de los dos objetos genera mayor energía cinética?
Para descubrirlo, calculemos primero la energía cinética del objeto A:
A continuación, calculemos la energía cinética del objeto B:
Al comparar ambas cifras, podemos concluir que el objeto B genera mayor energía cinética que el objeto A. La velocidad de un objeto, al elevarse al cuadrado en la fórmula, tiene mayor impacto en la energía cinética que la masa.
Ejercicio 2
Imaginemos que un jugador de bolos lanza una bola de 14 kilogramos de masa. Cuando la bola choca con los bolos o pines, se detecta una energía cinética de 448 Joules. ¿A qué velocidad se desplazaba la bola antes de chocar?
Si reemplazamos los términos de la ecuación, tenemos:
Si despejamos la velocidad en la fórmula, tenemos:
Por lo tanto, la bola se desplazaba a 8 metros por segundo antes de chocar con los bolos o pines. Recuerda que 1 Joule equivale a 1 (kg·m2)/s2.
Vea también:
Cómo citar: Rhoton, Stephen (04/01/2024). "Energía cinética". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/energia-cinetica/ Consultado:
