Energía Cinética: Definición, Forma De Calcular E Historia.

La energía cinética puede transferirse entre los objetos y puede transformarse en otros tipos de energía. Por ejemplo, una ardilla voladora podría colisionar con una ardilla que este estacionaria. Después de la colisión, parte de la energía cinética inicial de la ardilla podría haber sido transferida a la ardilla o transformada en alguna otra forma de energía.

¿Que es energía cinética?

Que es energía cinética

La energía cinética es la energía que tiene algún objeto determinado debido a su movimiento. Si queremos acelerar un objeto, entonces debemos aplicar una fuerza. Aplicar una fuerza requiere que hagamos el trabajo. Una vez hecho el trabajo, la energía se transfirió al objeto y el objeto se moverá con una nueva velocidad constante. La energía transferida se conoce como energía cinética, y depende de la masa y la velocidad lograda.

En el estudio de la física, la energía cinética que tiene un objeto es la energía que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde el reposo hasta su velocidad establecida. Habiendo ganado esta energía durante su aceleración, el cuerpo mantiene esta energía a menos que cambie su velocidad. El cuerpo realiza la misma cantidad de trabajo cuando desacelera desde su velocidad actual a un estado de reposo. La unidad estándar este tipo de energia es el joule.

¿Cómo podemos calcular la energía cinética?

Para calcularla, seguimos el razonamiento descrito anteriormente y comenzamos encontrando el trabajo realizado, W, por una fuerza, F, en un ejemplo simple. Considere una caja de m de masa empujada a través de una distancia d a lo largo de una superficie por una fuerza paralela a esa superficie.

  • W=F x m x a x d

¿Qué es interesante sobre la energía cinética?

Hay algunas cosas interesantes sobre la energía cinética que podemos ver en la ecuación.

  • Depende de la velocidad del objeto al cuadrado. Esto significa que cuando la velocidad de un objeto se duplica, la energía cinética que posee se cuadruplica. Un automóvil que viaja a 60 mph tiene cuatro veces la energía cinética de un automóvil idéntico que viaja a 30 mph, y de ahí la posibilidad de causar cuatro veces más muertes y destrucción en caso de un accidente.
  • Siempre debe ser cero o un valor positivo. Si bien la velocidad puede tener un valor positivo o negativo, la velocidad al cuadrado siempre es positiva.
  • No es un vector. Entonces, una pelota de tenis lanzada hacia la derecha con una velocidad de 5 m/s, tiene exactamente la misma energía cinética que una pelota de tenis lanzada con una velocidad que se aproxima a 5 m/s.

Historia

El adjetivo cinético tiene sus raíces en la palabra griega kinesis, que significa “movimiento”. La dicotomía entre la energía cinética y la energía potencial se remonta a los conceptos de realidad y potencialidad de Aristóteles.

El principio de la mecánica clásica es que E α mv2 fue desarrollado por primera vez por Gottfried Leibniz y Johann Bernoulli, quienes describieron la energía cinética como la fuerza viva, vis viva. Willem’s Gravesande of the Netherlands proporcionó evidencia experimental de esta relación. Al dejar caer pesos de diferentes alturas en un bloque de arcilla, Gravesande de Willem determinó que su profundidad de penetración era proporcional al cuadrado de su velocidad de impacto. Émilie du Châtelet reconoció las implicaciones de este experimento y publicó una explicación sobre ello.

Los términos energía cinética y trabajo en sus significados científicos actuales datan de mediados del siglo XIX. La comprensión temprana de estas ideas se puede atribuir a Gaspard-Gustave Coriolis, quien en 1829 publicó el artículo titulado Du Calcul de l’Effet des Machines que describe las matemáticas de la energía cinética. William Thomson, más tarde Lord Kelvin, recibe el crédito por acuñar el término “energía cinética” c.

Información general

Energía Cinética

La energía se produce en muchas formas, incluida la energía química, la energía térmica, la radiación electromagnética, la energía gravitacional, la energía eléctrica, la energía elástica, la energía nuclear y la energía en reposo. Estos se pueden categorizar en dos clases principales: energía potencial y energía cinética. La energía cinética es la energía de movimiento que posee un objeto. Y puede transferirse entre los objetos y tambien transformarse en otros tipos de energía.

Esta energia se puede comprender mejor mediante ejemplos que demuestren cómo se transforma hacia y desde otras formas de energía. Por ejemplo, un ciclista utiliza la energía química que le proporcionan los alimentos para acelerar una bicicleta a una velocidad determinada. En una superficie supuestamente nivelada, esta velocidad se puede mantener sin más trabajo, excepto para superar la resistencia del aire o la fricción. La energía química se ha transformado en energía cinética,  pero el proceso no es completamente eficiente y produce calor dentro del ciclista.

La energía cinética te del otro lado de la colina. Como la bicicleta perdió parte de su energía por fricción, nunca recupera toda su velocidad sin pedaleo adicional.

La energía no se destruye, solo se ha convertido a otra forma por fricción. Alternativamente, el ciclista podría conectar una dínamo a una de las ruedas y generar algo de energía eléctrica en el descenso. La bicicleta viajaría más despacio en la parte inferior de la colina que sin el generador porque parte de la energía se ha desviado a energía eléctrica. Otra posibilidad sería que el ciclista aplicara los frenos, en cuyo caso la energía cinética se disiparía a través de la fricción en forma de calor.

Las naves espaciales usan energía química para lanzar y obtener una energía cinética considerable para alcanzar la velocidad orbital. En una órbita perfectamente circular, esta energía cinética permanece constante porque casi no hay fricción en el espacio cercano a la Tierra. Sin embargo, se vuelve evidente en la reentrada cuando parte de la energía cinética se convierte en calor.

Si la órbita es elíptica o hiperbólica, entonces a lo largo de la órbita se intercambian energía cinética y potencial; la energía cinética es la más grande y la energía potencial más baja cuando se aproxima más a la tierra u otro cuerpo masivo, mientras que la energía potencial es mayor y la energía cinética la más baja a la distancia máxima. Sin pérdida o ganancia, sin embargo, la suma de estas energias permanece constante.

En el juego de billar, el jugador impone energía cinética en la bola blanca golpeándola con el taco. Si la bola blanca choca con otra bola, se ralentiza dramáticamente y la bola con la que colisiona acelera a una velocidad a medida que la energía pasa a ella. Las colisiones en el billar son colisiones efectivamente elásticas, en las cuales se preserva este tipo de energía. En las colisiones inelásticas, la energía cinética se disipa en diversas formas de energía, como el calor, el sonido y la energía de enlace (rompiendo las estructuras ligadas).

Energía (cinética) de los sistemas: Un sistema de cuerpos puede tener energía cinética interna debido al movimiento relativo de los cuerpos en el sistema. Por ejemplo, en el Sistema Solar, los planetas y los planetoides están en órbita alrededor del Sol. En un tanque de gas, las moléculas se mueven en todas direcciones. La energía cinética del sistema es la suma de las energías cinéticas de los cuerpos que contiene.

Un cuerpo macroscópico que es estacionario (es decir, se ha elegido un marco de referencia para corresponder al centro de momento del cuerpo) puede tener varios tipos de energía interna a nivel molecular o atómico, que puede considerarse como energía cinética, debido a la traducción molecular. rotación y vibración, traslación y giro de electrones y spin nuclear.

Todos estos contribuyen a la masa del cuerpo, como lo proporciona la teoría especial de la relatividad. Cuando se discuten los movimientos de un cuerpo macroscópico, la energía cinética referida suele ser la del movimiento macroscópico solamente. Sin embargo, todas las energías internas de todos los tipos contribuyen a la masa corporal, la inercia y la energía total.

Energía (cinética) de cuerpos rígidos: La energía de cualquier entidad depende del marco de referencia en el que se mide. Sin embargo, la energía total de un sistema aislado, es decir, uno en el que la energía no puede entrar ni salir, no cambia con el tiempo en el marco de referencia en el que se mide. Por lo tanto, la energía química convertida en energía cinética por un motor de cohete se divide de manera diferente entre el cohete y su flujo de escape dependiendo del marco de referencia elegido. Esto se llama el efecto Oberth.

Pero la energía total del sistema, incluida la energía cinética, la energía química del combustible, el calor, etc., se conserva a lo largo del tiempo, independientemente de la elección del marco de referencia. Diferentes observadores que se mueven con diferentes marcos de referencia sin embargo estarían en desacuerdo sobre el valor de esta energía conservada.

La energía de tales sistemas depende de la elección del marco de referencia: el marco de referencia que proporciona el valor mínimo de esa energía es el centro del cuadro de momento, es decir, el cuadro de referencia en el que el momento total del sistema es cero. Esta energía mínima contribuye a la masa invariante del sistema como un todo.

Marco de referencia: La velocidad, y por lo tanto la energía cinética de un solo objeto es dependiente del cuadro (relativa): puede tomar cualquier valor no negativo, eligiendo un marco inercial de referencia adecuado. Por ejemplo, una bala que pasa a un observador tiene energía cinética en el marco de referencia de este observador. La misma bala es estacionaria desde el punto de vista de un observador que se mueve con la misma velocidad que la bala, y por lo tanto tiene energía cero.

Por el contrario, la energía cinética total de un sistema de objetos no puede reducirse a cero mediante una elección adecuada del marco de referencia inercial, a menos que todos los objetos tengan la misma velocidad. En cualquier otro caso, la energía cinética total tiene un mínimo distinto de cero, ya que no se puede elegir ningún marco de referencia inercial en el que todos los objetos sean estacionarios. Esta energía cinética mínima contribuye a la masa invariante del sistema, que es independiente del marco de referencia.

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