▷ Energía cinética

En este post se explica qué es la energía cinética en física. También encontrarás cómo calcular la energía cinética, ejercicios resueltos para practicar y cuáles son los diferentes tipos de energía cinética.

Índice

¿Qué es la energía cinética?

En física, la energía cinética es la energía que posee un cuerpo debido a su movimiento. Es decir, cuando un cuerpo se mueve tiene una determinada energía cinética, además, cuanto mayor sea la velocidad del cuerpo, mayor será su energía cinética.

Formalmente, la energía cinética se define como el trabajo necesario que se debe aplicar a un cuerpo de una masa concreta para que pase del reposo hasta la velocidad indicada.

Por lo tanto, cuando un cuerpo está en reposo su energía cinética es igual a cero, ya que no está en movimiento.

Así pues, cuando se aplica una fuerza a un cuerpo, se le transmite una aceleración y por ende su velocidad aumenta. En consecuencia, la energía cinética del cuerpo también aumenta.

No obstante, gracias a la primera ley de Newton sabemos que si no se aplica ninguna otra fuerza sobre el cuerpo, su velocidad permanecerá constante. De modo que si no actúa ninguna fuerza sobre un cuerpo o sistema, su energía cinética no variará.

➤ Ver: Primera ley de Newton

Ejemplos de energía cinética

Los siguientes ejemplos de objetos o sistemas tienen energía cinética porque están en movimiento y, por tanto, su velocidad es mayor que cero.

Ejemplos de energía cinética:

Una persona corriendo.
Una piedra lanzada al mar.
Un coche avanzando por la carretera.
Una flecha que ha sido lanzada mediante un arco.
Los vagones de una montaña rusa en movimiento.
Un vaso que se cae al suelo.

Fórmula de la energía cinética

La energía cinética es igual a un medio por la masa por el cuadrado de la velocidad (E_c=1/2·m·v²). Por lo tanto, para calcular la energía cinética de un cuerpo se debe elevar al cuadrado su velocidad, luego multiplicar por su masa y finalmente dividir por dos.

Así pues, la fórmula para calcular la energía cinética es:

Donde:

$E_c$ es la energía cinética, cuya unidad en el Sistema Internacional es el joule (J).
$m$ es la masa del cuerpo o sistema expresada en kg.
$v$ es la velocidad del cuerpo o sistema expresada en m/s.

La energía cinética de un conjunto de partículas se puede calcular sumando la energía cinética de cada partícula. Esto puede serte útil para resolver algunos problemas sobre la energía cinética.

$\displaystyle E_{c_{total}}=\sum_{i=1}^n E_{c_i}=E_{c_1}+E_{c_2}+\ldots + E_{c_n}$

Ejercicio resuelto de la energía cinética

¿Cuál es la energía cinética de un objeto que tiene un peso de 12 N y tiene una velocidad de 15 m/s? Utiliza como valor de la gravedad g=10m/s².

Para poder hallar la energía cinética, primero tenemos que determinar la masa del cuerpo. Para ello, utilizamos la fórmula del peso:

$P=m\cdot g$

$m=\cfrac{P}{g}$

$m=\cfrac{12}{10}=1,2 \ kg$

Ahora que ya sabemos la masa del cuerpo, podemos calcular su energía cinética aplicando la fórmula que hemos visto más arriba:

$E_c=\cfrac{1}{2}\cdot m \cdot v^2$

Así pues, sustituimos los valores en la fórmula y hacemos el cálculo de la energía cinética:

$E_c=\cfrac{1}{2}\cdot 1,2 \cdot 15^2=135 \ J$

Tipos de energía cinética

Los tipos de energía cinética son:

Energía cinética de traslación: es la energía cinética que tiene un cuerpo debido a su movimiento de avance.
Energía cinética de rotación: es la energía cinética que tiene un cuerpo debido a su movimiento de giro.

Por ejemplo, una moto avanzando en línea recta tiene energía cinética de traslación pero no de rotación, pues solo avanza en línea recta. Por otro lado, una peonza girando sobre su eje tiene energía cinética de rotación ya que gira sobre sí misma.

Otro ejemplo, un cuerpo que tiene ambos tipos de energía cinética es la Tierra, que posee energía cinética de traslación y de rotación. La energía cinética de traslación proviene de su movimiento de traslación alrededor del Sol, mientras que la energía cinética de rotación se origina a partir del movimiento de rotación que hace sobre sí misma.

Energía cinética y energía potencial

La energía cinética y la energía potencial son dos tipos de energía que suelen aparecer en los problemas de física, por eso en este apartado veremos cuál es la diferencia entre ellas.

La energía potencial representa la energía que tiene almacenada un cuerpo o sistema debido a su posición dentro de un campo de fuerzas.

Por lo tanto, la principal diferencia entre la energía cinética y la energía potencial es que la energía cinética es la energía relacionada con el movimiento de un cuerpo, mientras que la energía potencial es la energía relacionada con la posición de un cuerpo.

➤ Ver: Energía potencial

Además, la energía mecánica está compuesta por la energía cinética y la energía potencial. De manera que la suma de la energía cinética más la energía potencial de un cuerpo da como resultado su energía mecánica.

➤ Ver: Energía mecánica