¿Qué es la energía cinética?

Antes de hablar de la energía cinética y su definición, hay que decir que existen muchas formas de energía: la mecánica, la eléctrica, el calor, la radiación electromagnética, la hidráulica… Pero todas ellas pueden englobarse en dos tipos de energía: la cinética y la potencial.

La energía potencial es tanto la energía que un cuerpo posee por su posición dentro de un campo de fuerzas como la energía que tiene un sistema debido a la configuración de sus partes (es decir, debido a su campo de fuerzas interno). Pero, ¿Cuál es la definición de energía cinética?

Energía cinética: definición

La energía cinética, en su definición más breve, es la energía que posee un cuerpo a causa de su movimiento. Se trata de la capacidad o trabajo que permite que un objeto pase de estar en reposo, o quieto, a moverse a una determinada velocidad.

Un objeto que esté en reposo tendrá un coeficiente de energía cinética equivalente a cero. Al ponerse en movimiento y acelerar, este objeto irá aumentando su energía cinética y, para que deje de moverse y vuelva a su estado inicial, deberá recibir la misma cantidad de energía que lo ha puesto en movimiento, pero esta vez negativa o contraria.

Hay que diferenciar entre la energía cinética de traslación y la de rotación, aunque ambas se encuentran a menudo combinadas en una energía cinética mixta.

La energía cinética (Ec) depende de la masa y la velocidad del cuerpo. Para calcularla, debes tener en cuenta que la energía cinética se mide en Julios (J), la masa en kilogramos (kg) y la velocidad en metros por segundo (m/s).

Su fórmula es la siguiente: Ec= ½ mv²

Aunque debes recordar que la energía cinética debe calcularse de distintas maneras según las características del objeto. Dependiendo de su masa y velocidad, deberás usar las reglas de la mecánica clásica, de la mecánica relativista o de la mecánica cuántica.

Un ejemplo de energía cinética

Pongamos que estamos en clase de astronomía y queremos encestar una bola de papel dentro de la papelera. Tras calcular las distancias, la fuerza y la trayectoria, tendremos que aplicar una cierta cantidad de energía cinética en la bola para hacer que se mueva desde nuestra mano hasta la papelera. Esto es, debemos lanzarla.

Al salir de nuestra mano, la bola de papel empezará a acelerar y su coeficiente de energía pasará de cero (cuando la teníamos quieta en nuestra mano) a X, según la velocidad que alcance.

En un lanzamiento bombeado, la bola alcanzará su coeficiente de energía cinética más elevado en el momento en que alcance su punto más alto. A partir de ahí, al comenzar su descenso idealmente hacia la papelera, su fuerza cinética comenzará a reducirse mientras es atraída por la gravedad y se transforma en energía potencial.

Al llegar al fondo de la papelera, o al suelo, y detenerse, el coeficiente de energía cinética de la bola de papel volverá a ser cero.

Si, entre el momento en que lanzamos la bola y el momento en que esta cae un compañero o compañera de clase decide interceptarla, deberá aplicar una fuerza contraria equivalente a la que nosotros aplicamos al lanzar la bola. Y si en lugar de lanzar una bola de papel estamos lanzando una bola de plomo (con una masa muy superior), el trabajo para detener la bola deberá ser mayor.

Ahora que ya sabes más sobre la energía cinética y su definición, puedes mirar a tu alrededor y tratar de identificar otros ejemplos de este tipo de energía.

¿Qué tipos de energía cinética existen?

Dado que la energía cinética está directamente relacionada con el movimiento de un objeto podemos distinguir dos tipos de energía cinética:

1. La energía cinética de traslación, en la que el objeto describe una trayectoria lineal.
2. La energía cinética de rotación, en la que el objeto gira sobre sí mismo.

La energía cinética según estudio

En función del marco teórico desde el que se analiza la energía cinética podemos contemplar distintos estudios de esta energía:

• Mecánica clásica: En este marco de estudio la energía cinética depende de la masa y de la velocidad del cuerpo, la cual siempre será mucho menor a la velocidad de la luz.
• Mecánica relativista: En este marco teórico la fórmula de la energía cinética es distinta al caso clásico. Esto se debe a que se analizan ciertos fenómenos en los que la velocidad del objeto (v) es cercana a la velocidad de la luz, (la cual en física se denota con la letra c). En estos casos la energía cinética depende de la relación v/c.
• Mecánica cuántica: Se trata del marco de estudio más complejo de todos, puesto que se describen partículas subatómicas como, por ejemplo, los electrones. Esto provoca que las magnitudes físicas (incluida la energía cinética) se describen con funciones de onda, que representan probabilidades.

¿Qué diferencias hay entre energía potencial y energía cinética?

Es posible que los términos de energía potencial (Ep) y energía cinética (Ec) se confundan debido a que la suma de ambas componen la energía mecánica (Em). Sin embargo, se trata de dos energías muy distintas.

Mientras que la energía potencial depende de cómo este posicionado el objeto o sistema al campo de fuerzas de su alrededor, la energía cinética depende del movimiento que emprenda el objeto en cuestión.