Energía mecánica… Parte I, energía cinética

¡Hola mi querida gente de Hive, reciban todos un cordial saludo! Dándole continuidad al tema de energía, a partir de hoy estaremos hablando sobre energía cinética, energía potencial gravitacional y potencial elástica.

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Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva

Antes de presentar una definición formal sobre energía sería bueno que recordáramos algunos ejemplos, el agua contenida dentro de una represa al colocarla en movimiento es capaz de hacer girar una turbina, generando con ello trabajo, es decir que el agua contenida dentro de la represa tiene energía. Por otra parte, la energía contenida dentro de la gasolina es capaz de hacer que un automóvil circule de un lugar a otro, efectuando también un trabajo, así como estas existen muchas situaciones en la cotidianidad donde vemos la presencia de la energía, es decir se efectúa trabajo.

Como podemos ver los cuerpos o los sistemas están en la capacidad de realizar un trabajo, es decir están dotados de energía. Si hacemos un poco de memoria podríamos rebobinar el concepto de energía, el cual Brett y Suárez (2000) lo describen como “la capacidad que tienen los cuerpos o los sistemas para realizar un trabajo”. Como se logra percibir la energía se mide por el trabajo que es capaz de realizar un cuerpo, es decir, la energía es la medida del trabajo, y es por esto que las unidades de ella son las mismas que la del trabajo, puesto que el trabajo es la medida de la energía transferida.

Ahora bien, existen tres tipos de energía que es importante estudiar y los cuales desarrollaremos a lo largo de varias publicaciones, es tas son: energía cinética, energía potencial gravitatoria y energía potencial elástica. Para los efectos de esta publicación estaremos hablando sobre la energía cinética.

Dicha energía se podría definir como aquella que posee un cuerpo, se trata del trabajo necesario que debe haber para acelerar un cuerpo de masa m, desde su estado de reposo hasta la velocidad requerida. Una vez conseguida la energía durante la aceleración, el cuerpo mantendrá su energía cinética a menos que cambie la velocidad del mismo. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere de un trabajo negativo que sea de igual magnitud que su energía cinética.

Matemáticamente se puede expresar de la siguiente manera:

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Un suceso cotidiano donde podemos evidenciar la energía cinética es cuando vamos al parque de diversiones (Chicolandia) y observamos o nos subimos a la montaña rusa. Cuando el vagón de la montaña rusa comienza a descender su velocidad y la masa le darán una creciente energía cinética, siendo esta mayor si el vagón está lleno de personas que si este vacío, puesto que habrá mayor masa y esta es directamente proporcional a la energía cinética.

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Fuente

Describiendo ya un ejemplo y conociendo el concepto de energía, es oportuno preguntarse ¿Cuál es la relación entre trabajo y energía? Si incluimos un elemento nuevo como lo es el teorema de trabajo y energía.

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Esta expresión nos indica que la variación de la energía cinética mide el trabajo realizado y se le conoce como teorema de las fuerzas vivas o más usualmente teorema del trabajo y la energía, el cual Figueroa (2007) lo define como “el trabajo realizado por la fuerza neta sobre una partícula es igual a la variación de su energía cinética”.

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Diferencias entre la energía cinética y la cantidad de movimiento

A pesar de ser dos elementos que se pueden confundir debido a la similitud que tienen por depender de la masa y la velocidad, es necesario aclarar que no es lo mismo y que por ende tienen sus diferencias.

1- La energía cinética está en función del cuadrado de la velocidad, mientras que la cantidad de movimiento está dada en función de la velocidad.

2- La energía cinética es una magnitud escalar, totalmente independiente de la dirección de la velocidad, mientras que la cantidad de movimiento es una magnitud vectorial y depende de la dirección de la velocidad.

3- Como la masa de un cuerpo es positiva y el cuadrado de la velocidad siempre será positivo la energía cinética siempre será positiva, mientras que la cantidad de movimiento puede llegar a ser positivo o negativo, porque depende de la dirección de la velocidad en un sistema de referencia.

Conclusiones

Después del desarrollo del tema y conocer sus definiciones básicas podemos llegar a las siguientes conclusiones:

  • La energía cinética depende proporcionalmente de la masa y la velocidad de un cuerpo, mientras mayores sean estos elementos, mayor sera la energía cinética.
  • La energía cinética es la capacidad que tienen los cuerpos de realizar trabajo en virtud de su movimiento.
  • La energía es la medida del trabajo.
  • En el teorema de trabajo y energía se establece que la energía cinética de un cuerpo cambiara solo si alguna fuerza externa realiza trabajo sobre él.
  • Si el trabajo es negativo, la energía cinética disminuye.
  • Si el trabajo es positivo la energía cinética aumenta.
  • Aunque la energía cinética y la cantidad de movimiento dependan de las mismas variables son diferentes.

Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y una vez más los invito a dejar sus comentarios, opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico.


Referencias

Brett, E & Suárez, W. (2000). Teoría y práctica de física. Caracas: Distribuidora escolar, S.A.

Figueroa, D. (2006). Dinámica. Caracas: Douglas Figueroa.

Fundacite Lara. (2010). La energia. Fuerza vital, transformando conciencias. Barquisimeto: MC Editora, C.A.

Nota: Todos los diagramas y ecuaciones presentados en esta publicación son diseñados y editados por mi persona utilizando elementos e imágenes del programa Microsoft Power Point.

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