La energía cinética es la energía asociada a los cuerpos que se encuentran mayormente en movimiento, también depende de la masa y de la velocidad del cuerpo. Ej: El viento al mover las aspas del molino.

Energía cinética, Ec, se mide en julios (J), la masa (m) se mide en kilogramos (kg) y su velocidad (v) se mide en metros/segundo (m/s)

En la física, la energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee debido a un movimiento. Se define mayormente como el trabajo necesario para poder acelerar un cuerpo de una masa determinada desde su reposo hasta su velocidad indicada.

Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo retiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo pueda regresar a su estado de reposo requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética.

La energía cinética puede ser mejor entendida con ejemplos que demuestren como ésta se transforma de otros tipos de energía y también a otros tipos de energía. Por ejemplo un ciclista quiero usar la energía química que le proporciona su comida para acelerar su bicicleta a una velocidad elegida no deseada. Su velocidad puede llegar a mantenerse sin mucho trabajo, excepto por la fricción mecánica y la resistencia aerodinámica.

La energía química es convertida en una energía de movimiento, mejor conocida como la energía cinética, pero realmente no es completamente eficiente ya que el ciclista produce calor también.

Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mucho mayor será la velocidad del cuerpo y, por esta razón, su energía será también mayor.

Otro factor que influye mucho energía cinética es la masa del cuerpo.

Por ejemplo, si una bolita de bridio que tiene 5 gramos de masa avanza hacia nosotros a una velocidad de 2 kilómetros por hora no se hará ningún esfuerzo por esquivarla. Pero, sí con esa misma velocidad avanza hacia nosotros un camión, no se podrá evitar la colisión.

Energía cinética concepto

En realidad la energía cinética está ligada a otros conceptos de la física así como: Fuerza, trabajo y energía. La energía Solamente se puede llamar cinética cuando el objeto que se pone movimiento llega a chocar con otro y pueda mover lo originando así un trabajo y la fuerza puede referirse como una posibilidad que tiene un cuerpo de producir daños a otro.

Ejemplos de energía cinética

Cuerpos esféricos. Cuando dos cuerpos esféricos se mueven hacia una misma velocidad, pero cuentan con una masa diferente, el cuerpo con mayor masa desarrolla un mayor coeficiente de energía cinética.

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

Este es el caso de dos canicas de con diferente tamaño y peso.

La aplicación de la energía cinética también se puede observar cuando se hace un lanzamiento de una pelota para que está llegué a la mano de un receptor.

La pelota pasa de un estado de reposo a un estado en movimiento donde adquiere un coeficiente de energía cinética, qué es llevado a cero una vez es atrapada por él receptor.

Montaña rusa. Cuando los vagones de una montaña rusa están en la cima, su coeficiente de energía cinética es igual a cero, debido a que estos vagones se encuentran en reposo al estar arriba.Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

Una vez son atraídos por la fuerza de la gravedad, comienzan a desplazarse a máxima velocidad durante el descenso.

Esto implica que la energía cinética irá en aumento gradualmente conforme vaya aumentando la velocidad.

Cuando hay un mayor número de pasajeros dentro de un vagón de la montaña rusa, el coeficiente de energía cinética será mayor, siempre que la velocidad no disminuya. Esto se debe a que el vagón tendrá una mayor masa.

Béisbol. Cuando un objeto está en reposo, sus fuerzas están en un balance y el valor de la energía cinética es igual a cero. Cuando un lanzador de béisbol agarra o sostiene la pelota previamente al lanzamiento, ésta se encuentra en reposo.

No obstante, una vez que la pelota es lanzada, está gana energía cinética gradualmente y en un lapso corto de tiempo para poder desplazarse de un lugar a otro (desde el punto del lanzador hasta llegar a las manos del receptor)

Automóviles. Un automóvil que está en reposo cuenta con un coeficiente energético igual a cero. Una vez que este vehículo acelera, su coeficiente de energía cinética empieza aumentar, de tal forma que, en la medida en la que hay más velocidad, habrá mucha más energía cinética.

Ciclismo. Un ciclista que se encuentra a punto de partida, sin ejercer ningún tipo de movimiento, cuenta con un coeficiente de energía cinética igual a cero. Sin embargo, una vez que comienza a pedalear, esta energía comienza aumentar. Es así como a mayor velocidad, mayor se irá haciendo energía cinética.

Una vez llegado el momento en el que hay que frenar, el ciclista deberá disminuir la velocidad y ejercer fuerzas opuestas para así poder desacelerar la bicicleta y ubicarse de nuevo en un coeficiente de energía equivalente a cero.

Boxeo e impacto. Un ejemplo de la fuerza de impacto que se deriva del coeficiente de la energía cinética se evidencia durante un gran combate de boxeo. Ambos contrincantes pueden tener la misma masa, pero uno puede ser más rápido en los movimientos o más bien, tener más movilidad y agilidad.Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

De esta manera, el coeficiente de energía cinética será mucho más alto en aquel que tenga una mayor aceleración, garantizando un mayor impacto y potencia en el golpe.

Apertura de puertas en la Edad Media. Al igual que el boxeador, el principio de lejía cinética era mayor mente utilizado en la Edad Media, cuando se impulsaban Los arietes Pesados para abrir las puertas de los castillos.

En la medida en el que el ariete o tronco era impulsado a mayor velocidad, mayor era el impacto que se proporcionaba.

Caída de una piedra o desprendimiento. Desplazar una piedra cuesta arriba de una montaña requiere destreza y fuerza, especialmente cuando la piedra tiene mucha más.

Sin embargo, es descenso de la misma piedra por la ladera será rápido gracias a la fuerza qué ejerce la gravedad sobre su cuerpo. Asi de esta forma, en la edad media se aumentaba la aceleracion y se aumentaba el coeficiente de la energia cinetica.

Mientras que la masa de la piedra sea mayor y la aceleración se constante, el coeficiente de energia c. sera proporcionalmente mayor.

Caída de un jarrón. Cuando un jarrón kr su lugar, estar en estado de reposo al movimiento. Conforme la gravedad va ejerciendo su fuerza el jarrón va comenzando a ganar aceleración y acumulando energía cinética gradualmente dentro de su masa. Esta energía se libera cuando El jarrón choca contra el suelo y se rompe.

Un hombre en patineta. Un patinetero en la la rampa de concreto experimenta tanto energía con potencial (cuando se detiene en sus extremos un instante) como la energía cinética (cuando reemprende el movimiento descendente y ascendente). Un patinetero con mayor masa corporal va a adquirir una mayor energía cinética, pero también uno cuya patineta le permita ir a velocidades mayores.

Una pelota arrojada. Al imprimir nuestras fuerzas sobre una pelota que está en reposo y la aceleramos lo suficiente para que recorra el trecho y un compañero de juegos imprimiéndole así una energía cinética que luego al ser atajada por nuestro compañero deberá ser contrarrestada con un trabajo de igualo o de una magnitud superior y así llegar a detener el movimiento. Si la bola es mas grande va a requerir mas trabajo detenerla que si fuera una chica.

LA ENERGIA CINETICA EJEMPLOS EN VIDEO

Ejercicios de energia cinetica

Aqui te voy a mostrar unos ejercicios de energía cinética bastante simples de resolver + un vídeo con mas ejercicios prácticos explicando paso a paso como resolverlos.

Calcula la energía cinética de una camioneta de 960 kg que se mueve a 60 km/h.

Calcular la energía cinética de un coche de masa 1500 Kg que circula con una velocidad de 120 km/h ver solución.

Un auto de masa 1300 Kg partiendo del reposo alcanza una velocidad de 30 m/s ¿ cual sería su energía cinética ? Calcular el trabajo realizado por el motor del coche.

Un auto de masa 1600 Kg tiene una energía cinética de 675000 J calcular la velocidad del coche en Km/h ver solución.

Un auto de masa 1100 Kg tiene una velocidad de 40 m/s . ¿ cual sería su energía cinética ? frena y su velocidad se reduce a la mitad , ¿ cual es ahora su energía cinética? Calcular el trabajo realizado por sus frenos.

Calcula la energía cinética de un coche de 860 kg que se mueve a 50 km/h.

Ejercicios de energia cinetica resueltos paso a paso VIDEO

Energia cinetica de rotacion

Los movimientos de rotación están mayormente presentes en numerosos fenómenos de la naturaleza humana. Algunos ejemplos mas comunes son las balanzas, los péndulos, las peonzas o, a escala cósmica, el giro de todos los cuerpos celestes que se conocen hasta el momento (La tierra, los satélites, los planetas, las estrellas y también las galaxias) en torno a un eje, que terminar por definir las simétricas en los sistemas.

Para poder estudiar el movimiento de un cuerpo, hemos de fijar un sistema de referencia. Porque un cuerpo sólido, a diferencia de una partícula, si tiene dimensiones, vamos a estudiar el movimiento con la ayuda de unos sistemas de referencia.

El primer sistema de referencia es el inercial, en el que representemos el movimiento del centro de masas (CM) del sólido, y un 2do sistema de referencia, cuyo origen sea el centro de las masas del cuerpo, que nos va a informar de tal movimiento de rotación del sólido. Lo que estamos haciendo al describir un movimiento con estos dos sistemas es separar el número de grados de libertad en 3+3 y así  darnos cuenta de que hay  unos 3 grados de libertad de traslación y tres grados de libertad de rotación.

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

Derivando respecto al tiempo,

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

Si el sólido tiene un movimiento de traslación (los ángulos entre los ejes de ambos sistemas no van a  cambiar), entonces

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

Energía de un sólido con un eje fijo

Si te dan un sólido sometido a un movimiento de rotación con respecto a un eje fijo, su energía cinética de rotación se va a expresar de la siguiente manera:

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

A la misma vez, el sólido en rotación posee una energía potencial determinada por esta expresión:

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

De esta manera, la variación de la energía mecánica total del sólido con respecto al tiempo se puede llegar a escribir como el producto escalar de los momentos totales aplicados por la velocidad angular de rotación:

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

Energía Cinética Rotacional

La energía cinética de un objeto que esta girando es totalmente análoga a la energía cinética lineal y puede ser expresada en términos del momento de inercia y de la velocidad angular. La energía cinética total de un objeto que es extenso, se puede expresar como la suma de la energía cinética de traslación de su centro de masa, así como  la energía cinética de rotación sobre el centro de masa. Para un eje de rotación fijo dado, la energía cinética, se puede expresar de la siguiente manera:

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

Las expresiones para la energía cinética rotacional y lineal pueden llegar a desarrollarse en paralelo desde el principio de trabajo-energía. Considera el siguiente paralelismo que veraz entre un par constante ejercido sobre un volante con momento de inercia I, y también una fuerza constante ejercida sobre una masa (m), ambas iniciando desde el reposo.

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

Para el caso lineal, iniciando desde el reposo, la aceleración por regla y definición es igual a la velocidad final dividida por el tiempo & la velocidad media es la mitad de la velocidad final, mostrando así que el trabajo realizado por el bloque es igual a la energía cinética.

Energia cinetica de traslacion

Sea un cuerpo de masa (M), cuyo centro de masa se mueve con una velocidad (V). Su energía cinética de traslación es aquella que posee este cuerpo por el hecho de encontrarse su centro de masas en movimiento. Ésta viene dada por la expresión:

 

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

 

Energia cinetica dibujos

Estos son dibujos y algunas Imagenes de energia cinetica,veremos desde dibujos para colorear hasta dibujos para tus trabajos y presentaciones en power point o alguna otra plataforma de presentaciones.

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

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Dibujos de la Energia Cinetica para colorear o imprimir

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Formula de la energía cinética

La verdad es que existen muchas formulas provenientes de un desarrollo matemático muy extenso que no vamos a realizar, solo vamos a mostrarte el resultado final de la formula que es sin duda lo que mas te interesa, a la hora de calcular la energía cinética de un cuerpo solo hay que saber un dato que es la velocidad con la que se mueve.

Cuerpos-esféricos-1-1 Lo que debes saber de la Energia cinetica

Unidades de energia cinetica

La energía cinética, Ec, se mide en julios que se representa por la (J), la masa que se representa por (M), se mide en kilogramos que se representa por (KG) y la velocidad se representa por  (V) , en metros/segundo (M/S).

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