Energía Cinética Definición, tipos y formulas

En este post vamos a indagar lo referente a la energía cinética. Esta se relaciona con el movimiento, siendo entonces un tipo de energía que podemos apreciar de manera constante en nuestro entorno. De hecho, la solemos usar de manera reiterada. Muchos tipos de energía suelen convertirse en cinética para bien y provecho de las personas. Igualmente, esta a veces se usa para convertirla en otra modalidad energética.

La energía viene en muchas formas y puede transferirse de un objeto a otro como calor, luz o movimiento, por nombrar algunos. En el caso de la energía cinética entonces ésta energía estaría en forma de movimiento, como la persona levantando o empujando un objeto, por ejemplo.  Igualmente, tiene mucho que ver con la gravedad; pues todos los cuerpos caen y lo hacen realizando el fenómeno del desplazamiento.

Qué es energía cinética

Esta es la pregunta esencial, la que debemos responder en el presente post. Sucede que esta energía es una forma de energía que resulta del movimiento de un objeto. Este puede ser el movimiento de objetos grandes (macroscópica) o el movimiento de pequeños átomos y moléculas (microscópica). Cuanto más grande es un objeto o más rápido se mueve, más energía cinética tiene.

Los objetos pueden tener energía almacenada o potencial, cuando se ha trabajado (como levantar un objeto en el aire) o en virtud de su posición (como sentarse en la cima de una colina). La energía potencial cambia a energía cinética cuando el objeto se mueve. Los ejemplos incluyen sostener un resorte estirado (energía potencial) y luego liberarlo o sostener una caja por encima del suelo (energía potencial) y luego soltarlo.

Hay muchos tipos de movimiento que usan esta energía: traslación (movimiento de un lugar a otro), rotación y vibración. La medición de esta energía en un objeto se calcula en función de la masa y la velocidad del objeto. Se mide en julios.

Energía cinética y potencial

La energía potencial es una forma de energía que resulta de la posición o disposición de las partes de un objeto. Es energía almacenada que puede convertirse en energía cinética. Incluye energía eléctrica, química y nuclear potencial. La medición de la energía potencial en un objeto se calcula en función de la masa del objeto y su altura o distancia. Se mide en julios.

La energía cinética es la energía del movimiento la cual puede producirse por medio de un objeto o conjunto de partículas. Cualquier objeto en movimiento está usando esta energía: una persona que camina o una pelota que es lanzada son ejemplos de este tipo de energía en acción. Igualmente, sucede que un auto que se desplaza o la fuerza del viento se manifiestan como manifestaciones de la energía cinética.

Los objetos que no están en movimiento poseen energía potencial que se convierte en energía cinética cuando algún tipo de fuerza  se ejerce sobre ella como el del campo gravitacional por ejemplo.

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ejemplos visual de la energía cinética

Energía cinética formula

La fórmula para el cálculo es la siguiente: KE = 0.5 * mv 2

Donde, m = la masa del objeto en movimiento (en kg), v = velocidad del objeto en movimiento (en m / seg). La unidad estándar (SI) para energía cinética es julios (J). 1 J es equivalente a 1 kg * m 2 / s2. Es una fórmula relativamente sencilla, pues no implica el uso de derivadas o de límites, que son cálculos de matemáticas más complejas.

La energía que posee un cuerpo en virtud de su movimiento se conoce como su energía cinética. La representación más genérica es KE = (1/2) mv 2 , donde m es la masa del cuerpo y v es la velocidad a la que viaja. Esta representación cambia un poco en caso de cuerpos rígidos rotacionales, aunque la forma sigue siendo la misma. Es una cantidad escalar, lo que significa que solo tiene una magnitud y ninguna dirección.

Cómo calcular la energía cinética

Esta depende de la velocidad del objeto, calculando al cuadrado. Esto quiere decir que en elmomento que un objeto se duplica, la energía se cuadruplica. Por ejemplo, si un automovil viaja a 60 mph aproximadamente  tiene la energia cinética cuatro veces, igual a un autómovil que viaja a 30mph.

Por lo tanto, tiene el potencial de provocar cuatro veces más muertes y destrucción cuando se produce un choque. La energía cinética tiene que ser siempre cero o un valor positivo. Sin embargo, la velocidad puede tener un valor positivo o negativo, pero la velocidad al cuadrado es siempre positiva.

La forma más sencilla de entenderla es a través del trabajo realizado por una sola fuerza, F, sobre un objeto en reposo.

Después de aplicar la fuerza durante un tiempo específico, suponga que el cuerpo alcanza una velocidad ‘v’, entonces, el trabajo realizado por la fuerza F viene dado por Fd = donde d es el desplazamiento del objeto en reposo como resultado de la fuerza aplicada.

Ahora se puede dar a como un cambio en la velocidad a lo largo del tiempo o simplemente como a = (vf-vi) / t. La distancia d se puede dar como d = ((vf + vi) / 2) t = (Av. Speed) x (Tiempo). Sustituyendo estos en la ecuación del trabajo realizado, Trabajo realizado = (1/2) m (vf 2 -vi 2 ).

Para el caso anterior vi = 0, ya que el objeto estaba inicialmente en reposo. Si la velocidad final vf = vm / seg, entonces Trabajo realizado = (1/2) mv 2. La energía cinética total de un cuerpo rígido en movimiento y en rotación es la suma de su energía de rotación y traslación.

Ejemplos de la energía cinética

Algunas formas de aprovechar la energía macroscópica incluyen:

  • La energía eólica que aprovecha la cinética que poseen los cuerpos de aire en movimiento convirtiéndola en electricidad. El viento mismo se crea inicialmente a través de patrones complejos de cambios en la energía térmica a medida que la atmósfera y los océanos son calentados y enfriados por el sol .
  • La energía hidroeléctrica aprovecha la cinética del agua en movimiento cuando cae (en una cascada o represa hidroeléctrica)
  • La energía de las mareas aprovecha la energía del agua en movimiento a medida que se mueve hacia adelante y hacia atrás debido a las mareas
  • La energía térmica (temperatura) es un tipo especial de energía cinética. No es la energía de un objeto entero en movimiento, es la energía total de movimiento, rotación y vibración de los átomos y moléculas dentro de un objeto.

De lo antes dicho, se colige que esta energía es bastante versátil y se puede aprovechar de gran cantidad de maneras. Por ello, es tan importante conocerla y estudiarla.

Energía cinética unidades

Tiene la misma unidad SI que cualquier otra forma de energía, pero siempre es bueno establecer la misma. Si consideramos la ecuación matemática de esta energía, podemos adivinar que las dimensiones son ML 2 T -2 .

Por lo tanto, la unidad de energía cinética en unidades fundamentales es kg.m 2 .sec -2 . Como se mencionó anteriormente, la unidad SI es igual que la energía o el trabajo que es Joule. Un joule se define como la cantidad de trabajo realizado por una fuerza de 1 N para desplazar un objeto en 1 m.

Como una mesa, la energía térmica existe como vibración de átomos o moléculas. Alternativamente, puede aumentar la energía aumentando la velocidad angular, lo que significa simplemente aumentar la velocidad a la que el objeto gira alrededor del centro de rotación.

Energía cinética de rotación

Hay dos tipos principales: traslacional y rotacional. La de traslación está relacionada con el movimiento a través del espacio y la de rotación depende del movimiento centrado en un eje. La energía del viento se convierte en cinética de rotación de los rotores del viento, que a su vez se convierte en energía eléctrica a través de la inducción electromagnética.

Debido a que la fórmula de energía de traslación consta de solo dos variables, la masa y la velocidad, aumentar una de esas propiedades es la única forma de aumentar la cinética de traslación de un objeto. Sin embargo, los aumentos de masa y velocidad no tienen el mismo impacto. Debido a que esta energía es proporcional a la velocidad al cuadrado, los incrementos en la velocidad tendrán un efecto exponencialmente mayor en la energía cinética de traslación. Duplicar la masa de un objeto solo duplicará su energía, pero duplicar la velocidad del objeto cuadruplicará su velocidad.

La energía de traslación es la del movimiento en una dirección recta. Piense en ello como la energía de un automóvil que circula por la calle. La energía cinética es una función de la masa del objeto y su velocidad. Más específicamente, la energía de traslación se puede describir como la mitad de la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad del objeto: 1 / 2mv ^ 2.

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