Energía cinética y potencial

Energía cinética Es energía poseída por un cuerpo en virtud de su movimiento. Energía potencial es la energía que posee un cuerpo en virtud de su posición o estado. Mientras que la energía cinética de un objeto es relativa al estado de otros objetos en su entorno, la energía potencial es completamente independiente de su entorno. Por lo tanto, la aceleración de un objeto no es evidente en el movimiento de un objeto, donde otros objetos en el mismo entorno también están en movimiento. Por ejemplo, una bala que pasa junto a una persona que está en pie posee energía cinética, pero la bala no tiene energía cinética con respecto a un tren que avanza.

Gráfica comparativa

Tabla de comparación de energía cinética versus energía potencial

	Energía cinética	Energía potencial
Definición	La energía de un cuerpo o sistema con respecto al movimiento del cuerpo o de las partículas en el sistema..	Energía potencial es la energía almacenada en un objeto o sistema debido a su posición o configuración.
Relación con el medio ambiente.	La energía cinética de un objeto es relativa a otros objetos móviles y estacionarios en su entorno inmediato..	La energía potencial no es relativa al entorno de un objeto.
Transferibilidad	La energía cinética se puede transferir de un objeto en movimiento a otro, por ejemplo, en colisiones.	La energía potencial no puede ser transferida.
Ejemplos	Agua corriente, como cuando se cae de una cascada..	Agua en la cima de una cascada, antes del precipicio..
Unidad SI	Joule (J)	Joule (J)
Factores determinantes	Velocidad / velocidad y masa	Altura o distancia y masa

Contenidos: Energía cinética y potencial.

• 1 Interconversión de energía cinética y potencial
• 2 Etimología
• 3 tipos de energía cinética y energía potencial
• 4 aplicaciones
• 5 referencias

Interconversión de la energía cinética y potencial

La ley de conservación de la energía establece que la energía no se puede destruir, sino que solo se puede transformar de una forma a otra. Tomemos un ejemplo clásico de un péndulo simple. A medida que el péndulo oscila, el cuerpo suspendido se mueve hacia arriba y, debido a su posición, la energía potencial aumenta y alcanza un máximo en la parte superior. Cuando el péndulo comienza a oscilar hacia abajo, la energía potencial almacenada se convierte en energía cinética..

Cuando un resorte se estira hacia un lado, ejerce una fuerza hacia el otro lado para que pueda volver a su estado original. Esta fuerza se llama fuerza de restauración y actúa para llevar objetos y sistemas a su posición de bajo nivel de energía. La fuerza necesaria para estirar el resorte se almacena en el metal como energía potencial. Cuando se libera el resorte, la energía potencial almacenada se convierte en energía cinética por la fuerza restauradora.

Cuando se levanta cualquier masa, la fuerza gravitacional de la tierra (y la fuerza restauradora en este caso) actúa para hacerla retroceder. La energía necesaria para elevar la masa se almacena como energía potencial debido a su posición. A medida que la masa cae, la energía potencial almacenada se convierte en energía cinética..

Etimología

La palabra "cinética" se deriva de la palabra griega kinesis, que significa "movimiento". Los términos "energía cinética" y "trabajo", tal como se entienden y utilizan hoy en día, se originaron en el siglo XIX. En particular, se cree que la "energía cinética" fue acuñada por William Thomson (Lord Kelvin) alrededor de 1850.

El término "energía potencial" fue acuñado por William Rankine, un físico e ingeniero escocés que contribuyó a una variedad de ciencias, incluida la termodinámica..

Tipos de energía cinética y energía potencial

La energía cinética se puede clasificar en dos tipos, según el tipo de objetos:

• Energía cinética de traslación
• Energía cinética rotacional

Los cuerpos rígidos no giratorios tienen movimiento rectilíneo. Así, la energía cinética de traslación es la energía cinética que posee un objeto que se mueve en línea recta. La energía cinética de un objeto está relacionada con su momento (producto de la masa y la velocidad, p = mv, donde m es la masa y v es la velocidad). La energía cinética se relaciona con el impulso a través de la relación E = p ^ 2 / 2m y, por lo tanto, la energía cinética de traslación se calcula como E = ½ mv ^ 2. Los cuerpos rígidos que giran a lo largo de su centro de masa poseen energía cinética rotacional. La energía cinética rotacional de un cuerpo giratorio se calcula como la energía cinética total de sus diferentes partes móviles. Los cuerpos en reposo también tienen energía cinética. Los átomos y las moléculas en ella están en constante movimiento. La energía cinética de tal cuerpo es la medida de su temperatura..

La energía potencial se clasifica según la fuerza de restauración aplicable.

• Energía potencial gravitacional - Energía potencial de un objeto que está asociada con la fuerza gravitatoria. Por ejemplo, cuando un libro se coloca encima de una mesa, la energía requerida para elevar el libro del piso y la energía que posee el libro debido a su posición elevada sobre la mesa es la energía potencial gravitatoria. Aquí la gravedad es la fuerza restauradora..
• Energía potencial elástica - La energía potencial que posee un cuerpo elástico como el arco y la catapulta cuando se estira y se deforma en una dirección es la energía potencial elástica. La fuerza restauradora es la elasticidad que actúa en la dirección opuesta..
• Energía potencial química - La energía relacionada con la disposición de átomos y moléculas en una estructura es energía potencial química. La energía química que posee una sustancia debido al potencial que tiene para sufrir un cambio químico al participar en una reacción química es la energía química potencial de la sustancia. Cuando se usa combustible, por ejemplo, la energía química almacenada en el combustible se convierte para producir calor.
• Energía potencial eléctrica - La energía que posee un objeto en virtud de su carga eléctrica es energía potencial eléctrica. Hay dos tipos: energía potencial electrostática y energía potencial electrodinámica o energía potencial magnética.
• Energía potencial nuclear - La energía potencial que poseen las partículas (neutrones, protones) dentro de un núcleo atómico es la energía potencial nuclear. Por ejemplo, la fusión del hidrógeno en el sol convierte la energía potencial almacenada en la materia solar en energía luminosa.

Aplicaciones

• La montaña rusa en un parque de atracciones comienza con la conversión de la energía cinética en energía potencial gravitacional.
• La energía potencial gravitatoria mantiene a los planetas en órbita alrededor del sol..
• Los proyectiles son lanzados por un catalejo que hace uso de la energía potencial gravitatoria..
• En las naves espaciales, la energía química se utiliza para el despegue, después de lo cual la energía cinética aumenta para alcanzar la velocidad orbital. La energía cinética obtenida permanece constante mientras está en órbita..
• La energía cinética que se le da a una bola en un juego de billar se transfiere a otras bolas a través de colisiones..

Referencias

• Wikipedia: Energía cinética.
• Wikipedia: Energía potencial