Fórmula de la energía cinética potencial (qué es y cómo usarla)

La energía cinética

Cuando hablamos de energía cinética estamos haciendo referencia a esa energía que tiene un cuerpo que se encuentra en movimiento. Su definición viene a ser ese trabajo que es necesario para que un cuerpo se pueda acelerar desde su estado de reposo hasta que toma la velocidad que se le ha indicado.

Cuando, por medio de la aceleración, se consigue la energía cinética, entonces el cuerpo es capaz de mantenerla hasta que su velocidad sea cambiada por otra. 

Si el cuerpo ya se encuentra en plena energía cinética, entonces para lograr que vuelva a su estado anterior donde estaba de reposos, es necesario hacer un trabajo negativo. Este trabajo debe ser de la misma fuerza y magnitud de lo que está siendo su movimiento o su energía cinética. 

Esto se acostumbra representar con la siguiente fórmula: 

Ec o Ek

Las unidades de la energía cinética

La energía cinética tiene sus unidades justo como cualquier otra energía, esto lo establece el SI que es el sistema internacional que se encarga de establecer estos valores. En el caso que se quiera tomar en cuenta entonces la ecuación matemática que tiene este tipo específico de energía, entonces sus dimensiones son muy fáciles de adivinar. Sería entonces ML 2 T -2.

Esto quiere decir que las unidades de energía cinética se representan en kilogramos, por lo que esta energía en unidad fundamental viene a ser Kg.m 2 .sec -2. Entonces comprendemos que un joule viene a ser la cantidad de trabajo realizado por una fuerza que tiene 1 N cuando desplaza una masa en 1 m. 

Es importante conocer que la energía cinética se puede presentar en un objeto sin importar el tipo de movimiento que está´ejerciendo. Es decir que puede tener movimientos de rotación, desplazamientos, traslación, vibración o cualquier otro y siempre estará presente la energía cinética. 

La fórmula de la energía cinética

Muchas veces se necesita calcular la energía cinética de una masa o cuerpo ya sea que se encuentre en movimiento o en estado de reposo. Para eso se ha creado una fórmula que hace que estas operaciones sean mucho menos complejas. Esta fórmula es la siguiente: 

KE = 0.5 * mv 2 

En esta fórmula vemos que m viene a ser la masa o el cuerpo del objeto que se encuentra en movimiento, esto debe estar representado en kilogramos. La v es igual a la velocidad de la masa o el objeto que se encuentra en pleno movimiento. La energía cinética tiene una unidad de representación estándar que es representada en joules (J). Un joule es igual a un kilogramo * m 2 / s2. 

Estamos frente a una fórmula que puede ser muy fácil de comprender porque no es necesario el uso de límites o algunos derivados. Estos últimos son unos cálculos de matemáticas que sí son algo complejos. 

La representación que más se usa para hablar de la energía cinética es KE = (½) mv 2. Aquí vemos que m es la masa y v viene a ser la velocidad con la que esta masa se está moviendo. Cuando se está moviendo un cuerpo rígido, entonces esta representación cambia, pero la fórmula sigue mostrándose de la misma manera. Son cantidades a escala por lo que no tiene alguna dirección o magnitud. 

¿Cómo se calcula  la energía cinética?

La energía cinética de un cuerpo depende de la velocidad del movimiento que se encuentre haciendo pero calculado al cuadrado. Es decir que cuando un objeto se duplica, entonces la energía cinética que contiene se cuadruplica. 

Para comprenderlo de la mejor manera podemos imaginar un auto que se está desplazando a una velocidad de 60 mph. Entonces su energía cinética está cuadruplicada por lo que se mueve igual que uno que viaje a 30mph. 

Si se produjera un choque, el auto puede provocar cuatro veces más destrucción y muerte. Esta energía se debe mantener siempre en 0 o en un valor que sea positivo. Esto es así aunque la velocidad puede tener valores tanto positivos como negativos. Sin embargo cuando se encuentra cuadruplicada, la velocidad siempre debe ser positiva. 

Aplicando la fórmula de la energía cinética

Para poder comprender mucho mejor, vamos a tomar el siguiente ejemplo. Teniendo un trabajo que está siendo realizado por una fuerza, F, que se encuentra en reposo. Cuando ha pasado un tiempo específico y la aplicación de esa fuerza se ha mantenido igual, debemos imaginar entonces que el cuerpo toma otra velocidad, v. Es ahí cuando el trabajo que realiza la fuerza F es dado por Fd = aquí d viene a ser el desplazamiento de ese objeto en reposo pero en resultado de la fuerza que ha aplicado en este momento. 

Ahora es cuando se puede dar como a = (vf – vi) / t. La distancia la vemos como d = ((vf + vi) / 2) = (Av. Speed) x (Tiempo). Entonces se sustituyen todos estos en la ecuación que pertenece al trabajo que se ha realizado, quedando entonces como: Trabajo realizado, (1/2) m (vf 2 – vi 2 ). 

En este caso hemos visto que vi es igual a 0, esto es así porque el objeto comenzó estando en reposo. La velocidad que tomó al final vf = vm / seg, esto quiere decir entonces que el trabajo realizado es igual a (1/2) mv 2. Por lo tanto comprendemos que la energía cinética de un cuerpo rígido que se encuentra en movimiento y también en rotación viene a ser la suma de la energía que se produce por su traslación y rotación.

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