Energía potencial
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Energía cinéticaLos vagones de una montaña rusa alcanzan su máxima energía cinética cuando se encuentran en la parte inferior del recorrido. Cuando empiezan a subir, la energía cinética empieza a convertirse en energía potencial gravitatoria. La suma de la energía cinética y potencial del sistema se mantiene constante, sin tener en cuenta las pérdidas por rozamiento.Símbolos comunesKE, Ek o TSI unidadjulio (J)Derivaciones de otras magnitudesEk = 1/2mv2
Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta su velocidad establecida. Al haber ganado esta energía durante su aceleración, el cuerpo mantiene esta energía cinética a menos que su velocidad cambie. El cuerpo realiza la misma cantidad de trabajo al desacelerar desde su velocidad actual hasta un estado de reposo. Formalmente, una energía cinética es cualquier término del Lagrangiano de un sistema que incluye una derivada con respecto al tiempo. [2][3]
El adjetivo cinético tiene sus raíces en la palabra griega κίνησις kinesis, que significa “movimiento”. La dicotomía entre energía cinética y energía potencial se remonta a los conceptos de actualidad y potencialidad de Aristóteles[4].
Energía potencial gravitatoria
En el mundo hay muchos tipos diferentes de energía. Cada uno de estos tipos de energía se comporta de forma diferente en distintas situaciones y puede generarse o expulsarse también de forma diferente. La energía cinética se acumula en un objeto mediante el movimiento y puede definirse como la energía que se necesita para frenar o acelerar. Quizá la forma más fácil de describir la energía cinética sea observando la típica montaña rusa. A medida que sube la colina, va acumulando energía cinética. En la cima de la colina, la montaña rusa tendrá su nivel más alto de energía cinética, que utilizará para desacelerar con el objetivo de alcanzar una velocidad más baja cuando llegue al fondo de la colina. La cantidad de energía cinética es siempre relativa, lo que significa que hay una serie de factores que pueden determinar cuánta energía es capaz de acumular el objeto en cuestión.
El cuerpo humano también genera energía cinética cuando está en movimiento. Por ejemplo, un corredor acumula energía cinética que se inicia en los pies y las piernas y que generalmente se convierte en calor. Por eso los corredores (y otros atletas) empiezan a sentir calor cuando corren o hacen ejercicio. También se han realizado estudios sobre el uso de la energía cinética y su conversión en otros tipos de energía, que luego se utilizan para alimentar todo tipo de aparatos, desde linternas hasta radios, entre otros. Incluso hay una empresa que está trabajando en tejer un material especial en el sujetador de una mujer para capturar la energía cinética generada por sus pechos.
Definición de energía cinética
La aplicación de las leyes de Newton suele requerir la resolución de ecuaciones diferenciales que relacionan las fuerzas que actúan sobre un objeto con las aceleraciones que producen. A menudo, una solución analítica es intratable o imposible, por lo que se requieren largas soluciones numéricas o simulaciones para obtener resultados aproximados. En tales situaciones, relaciones más generales, como el teorema trabajo-energía (o la conservación de la energía), pueden proporcionar respuestas útiles a muchas preguntas y requieren una cantidad más modesta de cálculos matemáticos. En particular, verás cómo el teorema trabajo-energía es útil para relacionar las velocidades de una partícula, en diferentes puntos de su trayectoria, con las fuerzas que actúan sobre ella, incluso cuando la trayectoria es demasiado complicada de tratar. Así, algunos aspectos del movimiento pueden abordarse con menos ecuaciones y sin descomposiciones vectoriales.
Energía térmica
El principio del trabajo y la energía cinética (también conocido como teorema trabajo-energía) establece que el trabajo realizado por la suma de todas las fuerzas que actúan sobre una partícula es igual al cambio en la energía cinética de la misma. Esta definición puede extenderse a los cuerpos rígidos definiendo el trabajo del par y la energía cinética rotacional.
Para simplificar, consideraremos el caso en el que la fuerza resultante F es constante tanto en magnitud como en dirección y es paralela a la velocidad de la partícula. La partícula se mueve con una aceleración constante a a lo largo de una línea recta. La relación entre la fuerza neta y la aceleración viene dada por la ecuación F = ma (segunda ley de Newton), y el desplazamiento de la partícula d, puede determinarse a partir de la ecuación:
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