¿Qué es la energía cinética?
En el campo de la física, la energía cinética es la asociada a los cuerpos en movimiento y representa el esfuerzo que permite que un objeto pase del estado de reposo al de movimiento a una velocidad específica.
Cuando un objeto está en reposo, su energía cinética es de cero. En el momento en el que se le imprime una fuerza de aceleración y se pone en movimiento, aumenta proporcionalmente su energía cinética. Para que el cuerpo vuelva a su estado inicial de reposo, deberá recibir la misma magnitud de energía que ha invertido para ponerse en movimiento, pero de forma contraria o negativa.
De acuerdo con la Ley de la inercia, la primera de las Leyes de Newton, una vez alcanzada cierta velocidad, la cantidad de energía cinética permanecerá constante, a menos de que otra fuerza actúe sobre el objeto para cambiar su velocidad y, en consecuencia, su energía cinética.
En conclusión, este tipo de energía hace referencia al trabajo requerido para acelerar un cuerpo, desde un punto inicial de reposo hasta una velocidad determinada.
¿Cuáles son los tipos de energía cinética?
La energía cinética se clasifica en dos tipos, según el movimiento:
- Energía cinética de traslación: que describe la trayectoria del propio cuerpo, como el movimiento, en sí mismo, de un coche por una carretera.
- Energía cinética de rotación: que describe el movimiento sobre sí mismo del objeto, como lo hace el neumático de un coche.
¿Cómo se calcula la energía cinética?
De acuerdo con el sistema internacional de unidades, la energía cinética se mide en Julios y se expresa con la letra J. Para poder hacer su cálculo, hay que tener en cuenta dos elementos fundamentales: la masa del cuerpo, expresada con la letra m y la velocidad del movimiento, expresada con la letra V.
Teniendo en cuenta estos conceptos, el cálculo de la energía cinética (Ec), responde a la siguiente fórmula matemática: Ec = (½)m * V2, es decir que la energía cinética es proporcional a la mitad de la masa del cuerpo, multiplicada por el cuadrado de la velocidad de movimiento. Esto se traduce en que cuanto mayor sea la masa del cuerpo, así como la velocidad con la que se mueve, mayor será el esfuerzo para generar la energía cinética.
Ahora bien, la energía cinética se puede medir de distintas maneras según las características del cuerpo. Dependiendo de su masa y velocidad, la energía cinética puede calcularse de acuerdo con las reglas de:
- Mecánica clásica: cuando la energía cinética depende de la masa y velocidad del cuerpo, y esta última es menor a la velocidad de la luz.
- Mecánica relativista: se calcula sabiendo que la velocidad del cuerpo es cercana a la velocidad de la luz, por lo que la energía cinética depende de la relación que hay entre ambas velocidades.
- Mecánica cuántica: se toman en cuenta las partículas subatómicas, por lo que las magnitudes físicas (es decir, el cuerpo), se describen con funciones de onda.
¿Cuál es la diferencia entre la energía cinética y la energía potencial?
La energía mecánica de un objeto se compone por energía cinética y energía potencial. La diferencia entre estos dos tipos de energía es que la primera se corresponde con los objetos en movimiento, mientras que la segunda hace referencia a la energía acumulada en un objeto en reposo.
Por eso, en función a cómo esté ubicado un objeto respecto al campo de fuerza a su alrededor, éste utilizará energía potencial; y en función a los movimientos que realice, utilizará energía cinética.
¿En qué circunstancias cotidianas se aplica la energía cinética?
Dado que la energía cinética se manifiesta en todo cuerpo en movimiento, su presencia en nuestra cotidianidad es constante. Por ejemplo:
- Los vehículos en movimiento se valen de energía cinética para trasladarse, ya que están hechos de masa y van a cierta velocidad. Si se aplica la fórmula matemática, se puede deducir que un camión trasladándose por una carretera a una velocidad, aplicará más energía cinética que un coche debido a su tamaño.
- El movimiento de las hélices para obtener energía hidráulica o eléctrica a través del flujo del agua se produce gracias a la energía cinética.
- Los aviones utilizan una alta cantidad de energía cinética dado a su gran tamaño y a la velocidad con la que se mueven. Esta energía es la que les permite volar tan alto.
