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Energía Cinética

Cuando un cuerpo se encuentra en movimiento decimos que produce o contiene energía cinética, en otras palabras, es la energía asociada a los objetos que se encuentran en movimiento. Emplear fuerza o trabajo sobre un objeto que se encuentra en estado de reposo, suficiente para provocar su aceleración y hacer que se coloque en movimiento. Es muy importante tener en cuenta que toda materia posee energía interna sin embargo para poder darle energía cinética a un objeto se debe trabajar o emplear fuerza sobre el mismo para que así se pueda poner en movimiento.

Energía Cinética

Qué es energía cinética

Hace referencia a toda carga energética que está relacionada o es la causante del movimiento de los objetos, como el caso de la energía cinética traslacional y la energía cinética rotacional.

Desde el punto de vista etimológico la palabra energía proviene de los términos griegos “enérgeia” y “energós” los cuales significan actividad y fuerza de acción respectivamente. Por otra parte, cinética deriva del griego “kinesis” que significa movimiento.

En cuanto a energía cinética y potencial la diferencia principal es que la primera se refiere específicamente al movimiento de un objeto producido por una fuerza, mientras que el segundo se refiere a una energía estática que relaciona la posición de un objeto con relación a otro en el espacio.

Por otra parte, la energía cinética y potencial son las representaciones generales del conjunto de energías que existen en el planeta, es decir, el resto son derivadas de alguna de ellas o formada por una mezcla de ambas.

Características de la energía cinética

Como toda energía presenta una serie de características propias, así como procedimientos y cálculos matemáticos que facilitan su comprensión y aplicación, todo esto se logra por medio de ejercicios de energía cinética.

Propiedades

Energía Cinética - Cálculo de energía con ejemplo práctico

Una de las principales propiedades es el hecho de que depende de manera directa de la masa y la velocidad del objeto en estudio, mientras mayores sean estas cualidades, mayor será la energía. Como se sabe es necesaria la aplicación de una fuerza externa para el inicio.

Este tipo de energía corresponde a una magnitud de medida de tipo escalar y no vectorial como ocurre con otras áreas de la física. En ella se habla de un trabajo positivo cuando la misma va en aumento y negativo cuando disminuye. La dirección del movimiento no influye.

La intensidad de la fuerza externa aplicada sobre el objeto en un inicio va a influir de manera directa en la velocidad del objeto y por lo tanto en la cantidad de energía cinética que se producirá en el cuerpo.

Es importante mencionar que tiene la capacidad de transformarse o convertirse en otros tipos de energía por sí sola o en conjunto con la potencial. Algunos de los tipos de energía que derivan de esta son los siguientes: la mecánica, que proviene de la suma de ambas, la eléctrica, la calórica, entre otras.

Cálculo

A través de la energía cinética problemas se puede aplicar la fórmula de energía cinética para determinar y conocer la magnitud de la misma en relación a cualquier objeto en movimiento. Esta fórmula es la siguiente:

Ec= ½ mv²

La energía propiamente dicha es medida en Joules, la masa en kilogramos y la velocidad en metros sobre segundos.

Tipos de energía cinética

Existen en principio tres tipos de energía cinética, cada una con sus características propias.

Energía cinética de traslación

La energía cinética traslacional se presenta en el momento que todas las partes que corresponden o forman un objeto siguen una misma trayectoria o dirección, es decir, cuando el movimiento se realiza de forma lineal en el espacio.
En este caso la fórmula sería:

Ec = 1/2 m V² (V = velocidad lineal)

Energía cinética de rotación

En el caso de la energía cinética rotacional, la misma ocurre cuando el movimiento se realiza sobre el mismo eje del cuerpo, un ejemplo característico de este tipo es el movimiento de un trompo. La fórmula correspondiente es:

Erot = 1/2 I ω² (ω = velocidad angular)

En la cual Ix representa el momento de inercia y W es la velocidad angular.

Energía cinética molecular

Hace referencia a una teoría que especifica que todos los objetos existentes están compuestos por moléculas internas y que dichas moléculas se encuentran en constante movimiento, pero que la velocidad e intensidad de los movimientos es directamente proporcional a la temperatura, es decir, a mayor temperatura mayor movimiento de las moléculas internas.

Esta teoría se utiliza para explicar por ejemplo el comportamiento a nivel macro de los diferentes gases existentes, indicando que para que este comportamiento observable sea posible es necesaria la interacción entre las moléculas internas que forman dichos gases y que su interacción va a depender directamente de la temperatura.

Aplicaciones de la energía cinética

Una de las aplicaciones constantes de este tipo de energía se logra gracias a su capacidad de transformación para generar otros tipos de energía, como es el caso de su transformación en calor y electricidad, utilizada por ejemplo en las bicicletas.

Debido a este descubrimiento en el área de transporte a nivel mundial se realizan investigaciones y pruebas para lograr transformar la cantidad suficiente en energía eléctrica que permita el movimiento de trenes, autos de carreras, entre otros.

Lo que se pretende con esta nueva tendencia es que la mayoría de los objetos y maquinarias que funcionan por medio de electricidad sean capaces de crear su propia fuente de energía por medio de la cinética, en la actualidad son cada vez más los planes pilotos y proyectos de este tipo.

En principio forma parte importante como una fuente para diferentes actividades cotidianas que facilitan la vida tal y como la conocemos por ejemplo los viajes en aviones, autos, obtención de agua potable, la electricidad, entre otros.

Ejemplos de energía cinética

Energía Cinética - Ejemplo (ciclista en movimiento por aplicación de fuerza)

Un ejemplo característico es el caso de un envase de vidrio que cae al vacío, durante la caída y gracias al movimiento del cuerpo se acumula la energía cinética durante su trayectoria, la cual es liberada al momento de tocar el piso y romperse.

Otra situación en la cual no solo se presenta la cinética, sino también la potencial es en el caso de un joven en patineta, cuando se encuentra en una pista en “U”, cuando se detiene en los extremos se presenta la de tipo potencial y cuando inicia el movimiento tanto ascendente como descendente se presenta la cinética, la masa de la persona y la velocidad influyen en la intensidad.

A nivel deportivo este tipo de energía se presenta en el boxeo, aunque ambos competidores poseen similitud en cuanto a masa corporal, cabe la posibilidad de que alguno sea más rápido que otro y por lo tanto esa velocidad superior produce una mayor intensidad y generación de fuerza.

También ocurre de forma natural en el ambiente, como es el caso del desprendimiento de una parte de un glaciar o el derrumbe de una montaña.

En el caso de la montaña rusa de igual manera se presentan ambos tipos de energía, la potencial justo antes de iniciar el recorrido y una vez iniciado comienza la acumulación de energía cinética, cuya intensidad dependerá de la cantidad de personas que se encuentren en el carro.

El ejemplo más característico es el de la bicicleta, no solo por la producción de energía cinética al pedalear, sino por la transformación de la misma en otros dos tipos de potencia como lo son la eléctrica y el aumento de la temperatura.

Por otra parte, durante un juego de pelota, la persona al lanzarla aplica una fuerza sobre ella y dependiendo de la intensidad de la misma genera una velocidad predeterminada y a su vez la acumulación de energía, la cual debe ser contrarrestada al momento de que la otra persona la atrape y nuevamente se activa cuando es devuelta.

Preguntas Frecuentes sobre Energía Cinética

¿Qué es la energía cinética?

Hace referencia a aquella que se produce y acumula gracias al movimiento de un objeto en el espacio, depende directamente de la velocidad y la masa del mismo, para su inicio es necesario la aplicación de una fuerza externa que produzca el movimiento.

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¿Cómo se mide la energía cinética?

Se mide Joules (J).

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¿Para qué sirve la energía cinética?

Esta tiene una capacidad de transformación en otros tipos de energía, incluyendo la eléctrica y la calórica, debido a esto en la actualidad existen una gran cantidad de proyectos innovadores que busquen utilizarla como fuente para el funcionamiento del área de transporte en general. Funcionando como una especie de energía renovable y ecológica.

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¿Cómo calcular la energía cinética?

El cálculo se realiza a través de la fórmula: Ec= ½ mv², en la cual “m” representa la masa del objeto en movimiento y “v” la velocidad del mismo durante el movimiento. También dependerá de si es de tipo traslacional o rotacional, cada una presenta variaciones en sus fórmulas.

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¿Cuál es la diferencia entre energía cinética y potencial?

La principal diferencia es que la cinética proviene del movimiento propiamente, se genera y acumula gracias al desplazamiento del objeto en cuestión, mientras la potencial es un tipo de energía estática, proveniente de la relación de un objeto en reposo con respecto a otro.

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Bibliografía

Rodríguez, Dangeolo. ( Última edición:29 de abril del 2021). Definición de Energía Cinética. Recuperado de: https://conceptodefinicion.de/energia-cinetica/. Consultado el 5 de mayo del 2021