Energía Cinética (Ec) |
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| Cuerpo en movimiento. |
Cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo.
Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento; es decir, para ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energía cinética será también mayor.
Otro factor que influye en la energía cinética es la masa del cuerpo.
Por ejemplo, si una bolita de vidrio de 5 gramos de masa avanza hacia nosotros a una velocidad de 2 km / h no se hará ningún esfuerzo por esquivarla. Sin embargo, si con esa misma velocidad avanza hacia nosotros un camión, no se podrá evitar la colisión.
La fórmula que representa la Energía Cinética es la siguiente:
E c = 1 / 2 • m • v 2
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E c = Energía cinética
m = masa
v = velocidad
Cuando un cuerpo de masa m se mueve con una velocidad v posee una energía cinética que está dada por la fórmula escrita más arriba.
En esta ecuación, debe haber concordancia entre las unidades empleadas. Todas ellas deben pertenecer al mismo sistema. En el Sistema Internacional (SI), la masa m se mide en kilogramo (kg) y la velocidad v en metros partido por segundo ( m / s), con lo cual la energía cinética resulta medida en Joule ( J ).
Definición de Energía Cinética
La energía cinética es aquella que se deriva del movimiento. En efecto, si observamos la experiencia cotidiana es posible evidenciar fácilmente que cuando un elemento en movimiento toma contacto con otro es capaz de afectarlo de modo tal que modifique su trayectoria. Esto significa, en otras palabras que el movimiento de un cuerpo cualquiera, por el mero hecho de existir puede provocar trabajo, puede mover a otro. Esta circunstancia se debe a que el cuerpo es movido por una fuerza. En este caso, la masa del cuerpo en movimiento es un elemento de importancia también que debe considerarse. Así, por ejemplo una pelota de futbol puede moverse a la misma velocidad que una bola de bolos, pero la segunda empleará mayor energía cinética al tener una masa superior.
Hasta aquí, una breve aproximación al concepto de energía cinética. Puede observarse que este se encuentra ligado íntegramente con otros conceptos propios de la física, tales como fuerza, trabajo o energía a secas. Es importante considerar al respecto que todo cuerpo, independientemente de sus circunstancias posee energía, energía que solo puede catalogarse como cinética cuando este se pone en movimiento; a energía es básicamente la posibilidad de que un trabajo sea llevado a cabo. En cuanto a la fuerza, esta puede referirse como la posibilidad que tiene un cuerpo para afectar a otro; cuando esta se aplica y existe una modificación se hace referencia a la existencia de trabajo.
Si el movimiento de un cuerpo implica energía y si según uno de los principios de la termodinámica la energía no se pierde sino que solo se transforma, es posible utilizar este movimiento para producir otras formas de energía. Este razonamiento está presente en distintas formas de producción de energía que posibilitan en enorme medida en el desarrollo económico de las naciones. Así, es posible generar energía eléctrica gracias a la correcta implementación de técnicas que transformen energía cinética. Un típico caso es la denominada energía eólica que se obtiene gracias al movimiento de hélices por masas de aire para obtener electricidad; también puede citarse el caso de la energía hídrica, que utiliza el movimiento del agua para el mismo fin.
El caso de la utilización de la energía cinética propia de elementos naturales para mejorar la productividad económica no es una invención propia de nuestros días. En efecto, todos tenemos conocimiento de los famosos molinos de viento que se utilizan para distintas actividades, como por ejemplo moler trigo; este tipo de construcción ya hace uso de la energía cinética como medio de mejora de la economía desde hace mucho tiempo.
... Via Definicion.mx: http://definicion.mx/energia-cinetica/
La energía cinética es aquella que se deriva del movimiento. En efecto, si observamos la experiencia cotidiana es posible evidenciar fácilmente que cuando un elemento en movimiento toma contacto con otro es capaz de afectarlo de modo tal que modifique su trayectoria. Esto significa, en otras palabras que el movimiento de un cuerpo cualquiera, por el mero hecho de existir puede provocar trabajo, puede mover a otro. Esta circunstancia se debe a que el cuerpo es movido por una fuerza. En este caso, la masa del cuerpo en movimiento es un elemento de importancia también que debe considerarse. Así, por ejemplo una pelota de futbol puede moverse a la misma velocidad que una bola de bolos, pero la segunda empleará mayor energía cinética al tener una masa superior.
Hasta aquí, una breve aproximación al concepto de energía cinética. Puede observarse que este se encuentra ligado íntegramente con otros conceptos propios de la física, tales como fuerza, trabajo o energía a secas. Es importante considerar al respecto que todo cuerpo, independientemente de sus circunstancias posee energía, energía que solo puede catalogarse como cinética cuando este se pone en movimiento; a energía es básicamente la posibilidad de que un trabajo sea llevado a cabo. En cuanto a la fuerza, esta puede referirse como la posibilidad que tiene un cuerpo para afectar a otro; cuando esta se aplica y existe una modificación se hace referencia a la existencia de trabajo.
Si el movimiento de un cuerpo implica energía y si según uno de los principios de la termodinámica la energía no se pierde sino que solo se transforma, es posible utilizar este movimiento para producir otras formas de energía. Este razonamiento está presente en distintas formas de producción de energía que posibilitan en enorme medida en el desarrollo económico de las naciones. Así, es posible generar energía eléctrica gracias a la correcta implementación de técnicas que transformen energía cinética. Un típico caso es la denominada energía eólica que se obtiene gracias al movimiento de hélices por masas de aire para obtener electricidad; también puede citarse el caso de la energía hídrica, que utiliza el movimiento del agua para el mismo fin.
El caso de la utilización de la energía cinética propia de elementos naturales para mejorar la productividad económica no es una invención propia de nuestros días. En efecto, todos tenemos conocimiento de los famosos molinos de viento que se utilizan para distintas actividades, como por ejemplo moler trigo; este tipo de construcción ya hace uso de la energía cinética como medio de mejora de la economía desde hace mucho tiempo.
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Energía Cinética y Potencial.
La energía mecánica es la suma de la energía Potencial y la Cinética. La energía potencial está vinculada a la posición de los cuerpos. Depende de la altura, como se demuestra en la siguiente fórmula:
Ep = m.g.h
La energía potencial es igual a la masa del cuerpo multiplicada por la gravedad y por la altura a la que se encuentra desde un centro de referencia. Por ejemplo, desde el suelo.
La energía cinética de un cuerpo está determinada por la velocidad que tenga este y su masa. La fórmula es:
Ec = ½.m.v2
La energía cinética es igual a un medio del producto entre la masa y el cuadrado de la velocidad.
Por otra parte como se ha mencionado, la energía mecánica es la suma entre la energía potencial y cinética.
EM = Ep + Ec
Este valor siempre es constante en sistemas conservativos, es decir donde hay ausencia de fuerzas externas como podrían ser las fuerzas de rozamiento.
Por lo tanto, si la energía potencial disminuye, la energía cinética aumentara. De la misma manera si la cinética disminuye, la energía potencial aumentara.
Por lo tanto, si la energía potencial disminuye, la energía cinética aumentara. De la misma manera si la cinética disminuye, la energía potencial aumentara.
La unidad más usada de energía es el joule (J).
Cuando estamos en presencia de fuerzas no conservativas como la fuerza de roce o rozamiento, esta realizaun trabajo en contra del desplazamiento de un cuerpo. Este trabajo es igual a dicha fuerza multiplicada por la distancia.
W fr = Fr . d
A su vez la Fr es igual a:
Fr = μ . N
μ = coeficiente de roce (son números que oscilan entre 0 y 1 y carecen de unidad)
N = Fuerza Normal
El trabajo que realiza este tipo de fuerzas hace que disminuya la energía mecánica del sistema. Es decir, va en detrimento de la energía mecánica inicial. Dicho de otra manera. La variación de laenergía mecánica de un sistema es igual al trabajo de la fuerza de roce.
EMa – EMb = WFr
Energía Potencial y Energía Cinética. Problemas.
1) Calcula la energía potencial de un cuerpo cuya masa es de 400 gramos y se encuentra a una altura de 8 metros.
Primero es conveniente convertir los gramos en kilos. M = 0,4 Kilogramos. Para obtener la energía en joule.
Energía Potencial = m.g.h (masa por gravedad por altura).
Energía Potencial = 0,4 kgs . 9,8 m/seg2. 8m
Energía Potencial = 31,36 j.
2) Calcula la velocidad con la que cae el cuerpo un instante antes de tocar el suelo.
En el momento en que llega al suelo, el cuerpo ha perdido toda la energía potencial ya que no tiene altura desde el suelo que es el punto de referencia. Pero como la energía mecánica debe mantenerse constante se deduce que toda esa energía potencial ha de transformarse en energía cinética.
Por lo tanto la energía potencial en el punto más alto es igual a la energía cinética del punto más bajo. Esta igualdad no la podemos hacer en casi ningún punto intermedio.
Por lo tanto la energía potencial en el punto más alto es igual a la energía cinética del punto más bajo. Esta igualdad no la podemos hacer en casi ningún punto intermedio.
Energía Potencial = Energía Cinética. Energía Cinética = ½ m.v2 (la mitad del producto entre la masa y el cuadrado de la velocidad).
Energía Cinética = 31,36 j.
31,36 = ½ . 0,4 Kgs. v2. De esta expresión debemos despejar la velocidad.
V2 = 2 . 31,36 j/0,4kgs. Luego el cuadrado lo pasamos como raíz cuadrada y calculamos la velocidad.
V = 12,52 m/seg. (metros sobre segundo).
3) Calcula la energía cinética de un cuerpo que marcha a una velocidad de 12 m/seg y tiene una masa de 4 kgs.
Energía Cinética = 1/2 m.V2
Energía Cinética = 1/2 . 4kgs . (12m/seg)2
Energía Cinética = 288 j. (Joules).
4) En el siguiente diagrama vemos un plano inclinado con un cuerpo cuya masa es de 4 kgs, que cae de una altura de 3 mts.
Calcular:
a) La Energía Cinética y Potencial de dicho cuerpo en el punto superior e inferior.
b) La velocidad al llegar al suelo.
En el punto superior, el cuerpo carece de movimiento por lo tanto solo tiene energía potencialdebido a la altura y no energía cinética. Calculamos su energía potencial.
E p = m.g.h
E p = 4 kgs . 9,8 m/seg2. 3mts.
Ep = 117,6 J.
Ec = 0
En el punto inferior, el cuerpo alcanza su máxima velocidad. Toda la energía potencial se transforma en energía cinética. Aquí la energía potencial vale cero ya que no hay altura. Sabemos que la energía cinética se calcula con la fórmula:
Ec = ½.m . v2
Ya tenemos este valor, por lo tanto lo que necesitamos ahora es calcular la velocidad. Para eso despejamos v en dicha fórmula quedando:
V = √ 2 . Ec/masa
La V es igual a la raíz cuadrada del duplo de la energía cinética sobre el cuadrado del tiempo.
V = 7,67 m/seg2
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