¿Qué es la Energía Cinética?

¿Qué es la Energía Cinética?

La energía cinética es la energía de la masa en movimiento. La energía cinética de un objeto es la energía que tiene debido a su movimiento.

En la mecánica newtoniana (clásica), que describe objetos macroscópicos que se mueven a una pequeña fracción de la velocidad de la luz, la energía cinética ( E ) de un cuerpo masivo en movimiento se puede calcular como la mitad de su masa ( m ) por el cuadrado de su velocidad ( v ): E = ½mv 2 . Tenga en cuenta que la energía es una cantidad escalar , es decir, no depende de la dirección y siempre es positiva. Cuando duplicamos la masa, duplicamos la energía; sin embargo, cuando duplicamos la velocidad, la energía aumenta en un factor de cuatro.

Trabajo

Quizás la propiedad más importante de la energía cinética es su capacidad para hacer el trabajo . El trabajo se define como la fuerza que actúa sobre un objeto en la dirección del movimiento. El trabajo y la energía están tan estrechamente relacionados como para ser intercambiables. Mientras que la energía de movimiento generalmente se expresa como E = ½ mv 2 , el trabajo ( W ) es más a menudo considerado como una fuerza ( F ) por la distancia ( d ): W = Fd . Si queremos cambiar la energía cinética de un objeto masivo, debemos trabajar en ello.

Por ejemplo, para levantar un objeto pesado, debemos trabajar para superar la fuerza debida a la gravedad y mover el objeto hacia arriba. Si el objeto es el doble de pesado, se necesita el doble de trabajo para levantarlo a la misma distancia. También se necesita el doble de trabajo para levantar el mismo objeto dos veces más lejos. De manera similar, para deslizar un objeto pesado por un piso, debemos vencer la fuerza de fricción entre el objeto y el piso. El trabajo requerido es proporcional al peso del objeto y la distancia que se mueve. (Tenga en cuenta que si lleva un piano en la espalda por un pasillo, en realidad no está haciendo ningún trabajo real).

Energía potencial

La energía cinética puede ser almacenada. Por ejemplo, se necesita trabajo para levantar un peso y colocarlo en un estante o comprimir un resorte. ¿Qué pasa entonces con la energía? Sabemos que la energía se conserva, es decir, no se puede crear ni destruir; Solo se puede convertir de una forma a otra. En estos dos casos, la energía cinética se convierte en energía potencial porque, si bien en realidad no está haciendo trabajo, tiene el potencial para hacerlo. Si dejamos caer el objeto del estante o soltamos el resorte, esa energía potencial se convierte de nuevo en energía cinética.

La energía cinética también se puede transferir de un cuerpo a otro en una colisión, que puede ser elástica o inelástica . Un ejemplo de una colisión elástica sería una bola de billar que golpea a otra. Ignorando la fricción entre las bolas y la mesa o cualquier giro impartido a la bola de señal, lo ideal es que la energía cinética total de las dos bolas después de la colisión sea igual a la energía cinética de la bola de señal antes de la colisión.

Un ejemplo de una colisión inelástica podría ser un vagón de tren en movimiento que choca contra un vagón fijo similar y se acopla a él. La energía total seguiría siendo la misma, pero la masa del nuevo sistema se duplicaría. El resultado sería que los dos autos continúen en la misma dirección a una velocidad más baja de modo que mv 2 2 = ½ mv 1 2 , donde m es la masa de un auto, v 1 es la velocidad del primer auto, y v 2 es La velocidad de los coches acoplados tras la colisión. Dividiendo por my tomando la raíz cuadrada de ambos lados obtenemos v 2 = √2 / 2 ∙ v 1. (Tenga en cuenta que v 2 ≠ ½ v 1. )

Además, la energía cinética se puede convertir en otras formas de energía y viceversa. Por ejemplo, la energía cinética se puede convertir en energía eléctrica mediante un generador o en energía térmica mediante los frenos de un automóvil. A la inversa, la energía eléctrica se puede convertir de nuevo en energía cinética mediante un motor eléctrico, la energía térmica se puede convertir en energía cinética mediante una turbina de vapor y la energía química se puede convertir en energía cinética mediante un motor de combustión interna.

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