Cómo calcular la energía cinética de un objeto

  1. Educación
  2. Ciencia
  3. Física
  4. Cómo calcular la energía cinética de un objeto

Libro Relacionado

Por Steven Holzner

Puedes usar la física para calcular la energía cinética de un objeto. Cuando usted comienza a empujar o tirar de un objeto estacionario con una fuerza constante, éste comienza a moverse si la fuerza que usted ejerce es mayor que las fuerzas netas que resisten el movimiento, tales como la fricción y la gravedad. Si el objeto comienza a moverse a cierta velocidad, adquirirá energía cinética. La energía cinética es la energía que tiene un objeto debido a su movimiento. La energía es la capacidad de hacer el trabajo.

Entonces, ¿cómo se calcula la energía cinética?

Una fuerza que actúa sobre un objeto que sufre un desplazamiento funciona en el objeto. Si esta fuerza es una fuerza neta que acelera el objeto (según la segunda ley de Newton), entonces la velocidad cambia debido a la aceleración. El cambio en la velocidad significa que hay un cambio en la energía cinética del objeto.

El cambio en la energía cinética del objeto es igual al trabajo realizado por la fuerza neta que actúa sobre él. Este es un principio muy importante llamado teorema de trabajo y energía. Después de saber cómo se relaciona el trabajo con la energía cinética, estará listo para ver cómo se relaciona la energía cinética con la velocidad y la masa del objeto.

La ecuación para encontrar la energía cinética, KE, es la siguiente, donde m es masa y v es velocidad:

Usando un poco de matemáticas, puedes demostrar que el trabajo también es igual a (1/2)mv2. Digamos, por ejemplo, que se aplica una fuerza a un modelo de avión para hacerlo volar y que el avión se está acelerando. Esta es la ecuación de la fuerza neta:

F = ma

El trabajo realizado en el plano, que se convierte en su energía cinética, es igual a lo siguiente:

La fuerza neta F es igual a la masa por la aceleración. Supongamos que estás empujando en la misma dirección en la que va el avión; en este caso, cos 0 grados = 1, así que

W = Fs = mas

Asumiendo una aceleración constante, puedes vincular esta ecuación a la velocidad final y original del objeto. Usa la ecuación

donde vfequals es igual a la velocidad final y vi es igual a la velocidad inicial. Resolver un problema te da

Si conectas este valor de a en la ecuación de trabajo, W = mas, obtienes lo siguiente:

Si la velocidad inicial es cero, se obtiene

Este es el trabajo que pones en acelerar el plano modelo – es decir, en el movimiento del plano – y ese trabajo se convierte en la energía cinética del plano, KE:

Esto es sólo el teorema de trabajo y energía establecido como una ecuación.

Normalmente se utiliza la ecuación de energía cinética para encontrar la energía cinética de un objeto cuando se conoce su masa y velocidad. Digamos, por ejemplo, que estás en un campo de tiro y disparas una bala de 10 gramos con una velocidad de 600 metros/segundo a un objetivo. ¿Cuál es la energía cinética de la bala? Usando la ecuación para encontrar energía cinética, simplemente enchufa los números, recordando convertir de gramos a kilogramos primero para mantener el sistema de unidades consistente a lo largo de la ecuación:

La bala tiene 1.800 julios de energía, que es mucha energía para empaquetar en una bala de 10 gramos.

Leave a Reply