Energía cinética y potencial


La energía cinética es la energía asociada con el movimiento y la energía potencial es la energía asociada con la posición en un sistema. Energía, en general, es la capacidad para realizar un trabajo.

Tanto la energía cinética como la potencial representan los dos tipos fundamentales de energía existente. Cualquier otra energía es una diferente versión de energía cinética o potencial o una combinación de ambas. Por ejemplo, la energía mecánica es la combinación de energía cinética y potencial.

Diferencias Energía cinética Energía potencial
Definición Energía asociada con el movimiento. Energía asociada con la posición en un sistema.
Unidades SI Joule, 1J = kg.m2/s2 Joule, 1J = kg.m2/s2
Fórmula Ek= ½ m. v2
  • EP=m.g.h (gravitacional)
  • Eelk.x2 (elástica)
Etimología Del griego kinetikos: poner en movimiento. Del latín potis: capaz, posible.
Tipos
  • Eólica
  • Térmica
  • Gravitacional
  • Elástica
  • Eléctrica
  • Química
Dependencia Cantidad de masa y velocidad. Cantidad de masa y altura (gravitacional).

¿Qué es energía cinética?

La energía cinética es el tipo de energía que está asociada con el movimiento. Cualquier cosa que se esté moviendo posee energía cinética.

En el sistema internacional (SI), la unidad de energía cinética es el jouje (J), la misma que la del trabajo. Un joule corresponde a 1 kg.m2/s2.

Fórmula para calcular la energía cinética

La energía cinética (Ek) puede calcularse empleando la fórmula:

Ek= ½ m. v2,

donde:

  • m corresponde a la masa del objeto y
  • v a la velocidad del objeto.

De esta fórmula podemos deducir que la energía cinética depende de la cantidad de masa y de la velocidad. Así, un automóvil a la misma velocidad que un camión tiene menos energía cinética. Por otra parte, un automóvil a 80 km/h tiene más energía cinética que uno a 40 km/h.

Ejemplos de energía cinética

En la vida diaria existen muchos ejemplos de la utilización de energía cinética.

El boliche

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La bola de boliche tiene una energía cinética mientras se mueve.

El juego del boliche, donde una persona lanza una bola entre 3 y 7 kg con la finalidad de tumbar 10 pinos, se basa en la energía cinética que lleva la bola, que depende de su masa y de velocidad que lleva.

El viento

ejemplo energia cinética
La energía cinética del viento puede provocar estragos ambientales.

El viento no es más que aire en movimiento. La energía cinética por el movimiento del aire se puede transformar en energía eléctrica por medio de las turbinas eólicas.

La energía térmica

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Al hervir el agua, sus moléculas aumentan su movimiento interno, aumentando su energía cinética.

La energía térmica es energía cinética asociada con el movimiento microscópico de las partículas en el sistema. Cuando calentamos agua o cualquier otro objeto, estamos aumentando la energía cinética por transferencia de calor.

¿Qué es energía potencial?

La energía potencial es el tipo de energía que esta asociada a la posición relativa dentro de un sistema, es decir, la posición de un objeto con respecto a otro. Dos magnetos separados tienen energía potencial entre sí.

En el SI, la unidad de energía potencial es el jouje (J), al igual que la energía cinética. Un joule corresponde a 1 kg.m2/s2.

Formulas para calcular la energía potencial

La energía potencial gravitacional es la energía debida a la posición del objeto con respecto a la superficie de la Tierra:

EPg= m.g.h,

donde:

  • m es la masa del objeto (kilogramos),
  • g es la constante de aceleración gravitacional de la Tierra (igual a 9,8 m/s2) y
  • h es la distancia (altura en metros) entre la Tierra y el objeto.

La energía gravitacional depende de la masa del objeto y de la altura a la que se encuentra el objeto con respecto a un nivel de referencia.

La fórmula para la energía potencial elástica es igual a:

Eelkx2

donde:

  • k es la constante de fuerza del resorte y
  • x es la medida del desplazamiento del resorte de un punto inicial hasta el punto final.

Cuando la distancia es cero, es decir, el resorte no se ha estirado, la energía potencial elástica es igual a 0.

Ejemplos de energía potencial

Dentro de las fuentes que usamos para obtener energía, muchas dependen de la energía potencial. Veamos.

La energía almacenada en las represas

Energía potencial represa
Las represas hidroeléctricas almacenan energía potencial gravitacional para generar energía eléctrica.

El agua almacenada en reservorios elevados, por ejemplo en las represas, posee una energía potencial gravitacional. El agua al caer, transforma su energía potencial en energía cinética, capaz de realizar un trabajo en las turbinas que se encuentran en el fondo de la represa. Estas turbinas, generan electricidad que se distribuye a la red de distribución eléctrica de pueblos y ciudades.

Resortes

Cuando un resorte es estirado o comprimido, almacena una cantidad de energía en forma de energía potencial elástica. Cuando se libera el resorte, la energía potencial almacenada se transforma en energía cinética.

Arco y flecha

arco y flecha ejemplo energia potencial
Para lanzar la flecha, se transfiere la energía potencial del arco a la flecha y se transforma en energía cinética.

El arco y la flecha es un ejemplo de cómo se transforma la energía potencial elástica en energía cinética. Cuando se estira la cuerda del arco, se hace un trabajo que queda almacenado como energía potencial en la cuerda estirada. Al soltar la cuerda, la energía potencial de la cuerda se transforma en energía cinética que luego se transfiere a la flecha.

Electricidad

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Los capacitores son dispositivos que almacenan energía potencial eléctrica.

La electricidad es una forma de energía potencial determinada por la posición de las cargas en un sistema (el campo eléctrico).

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