¿Qué es la energía cinética y cuál es su fórmula?

Un balón que rueda, un pájaro que vuela, un coche por la carretera e incluso las partículas diminutas del aire tienen energía cinética (Ec), porque se mueven. Un coche aparcado no tiene. La palabra viene del griego kínesis, «movimiento». La energía cinética se nota cuando algo en movimiento produce un efecto: una bola de bolos derriba los bolos, el viento hace girar un aerogenerador, un martillo clava un clavo.

La energía cinética depende de dos cosas: la masa y la velocidad. La fórmula es:

Ec = ½ · m · v² (también se escribe Ec = m · v² / 2)

• m es la masa en kilogramos (kg)
• v es la velocidad en metros por segundo (m/s)
• Ec es la energía en julios (J)

La velocidad va al cuadrado, y eso lo cambia todo. Si la masa se duplica, la energía cinética se duplica. Pero si la velocidad se duplica, la energía cinética se hace cuatro veces mayor; si se triplica, nueve veces mayor. Un coche a 108 km/h (30 m/s) tiene nueve veces la energía cinética del mismo coche a 36 km/h (10 m/s). Por eso la velocidad es tan peligrosa en un accidente y por eso la distancia de frenado crece tan deprisa: los frenos tienen que eliminar toda esa energía.

¿De dónde sale el ½? Empuja un cuerpo de masa m, parado al principio, con una fuerza constante F a lo largo de una distancia d. El trabajo que haces es W = F · d, y ese trabajo se convierte en energía cinética. Con F = m · a y la ecuación del MRUA v² = 2 · a · d, la distancia es d = v² / (2a), así que el trabajo es m · a · v² / (2a) = ½ · m · v². El ½ aparece porque el cuerpo arranca despacio: su velocidad media mientras lo empujas es la mitad de la final.

La energía cinética es una magnitud escalar: tiene valor pero no dirección, y nunca es negativa. En eso se diferencia de la cantidad de movimiento (p = m · v), que es un vector.

La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. La energía cinética se intercambia a menudo con la energía potencial gravitatoria (Ep = m · g · h). Una pelota que cae pierde energía potencial y gana la misma cantidad de energía cinética, si el rozamiento con el aire es pequeño. La suma de las dos es la energía mecánica, Em = Ec + Ep, que se conserva si no hay rozamiento. En una montaña rusa o un columpio la energía pasa todo el rato de una forma a la otra. La gravedad es la que tira de la pelota hacia abajo y la acelera.

La energía cinética también se transforma en electricidad: los aerogeneradores aprovechan la energía cinética del viento, las centrales hidroeléctricas la del agua que cae, la dinamo de una bici la de la rueda, y los coches eléctricos e híbridos recuperan energía al frenar (frenada regenerativa) para cargar la batería.

La fórmula despejada: m = 2 · Ec / v² y v = √(2 · Ec / m). Para sacar la velocidad, multiplica la energía por 2, divide entre la masa y haz la raíz cuadrada.

¿Cuál es la fórmula de la energía cinética?#

Ec = ½ · m · v²: la mitad de la masa por la velocidad al cuadrado. Con la masa en kilogramos y la velocidad en metros por segundo, el resultado sale en julios.

¿En qué unidades se mide la energía cinética?#

En julios (J), como todas las energías. Un julio es 1 kg·m²/s², que es justo lo que sale de multiplicar kg por (m/s)². Las cantidades grandes se dan en kilojulios (kJ).

¿Qué diferencia hay entre energía cinética y potencial?#

La cinética es la energía que tiene un cuerpo por moverse. La potencial es energía almacenada por la posición o la forma, como un libro en una estantería alta (gravitatoria) o un muelle estirado (elástica). Al caer, la potencial se transforma en cinética, y las dos juntas forman la energía mecánica.

¿Cómo se despeja la velocidad de la fórmula?#

Multiplica los dos lados por 2 y divide entre la masa: v² = 2 · Ec / m. Después haz la raíz cuadrada: v = √(2 · Ec / m). Con 400 J y 8 kg sale √100 = 10 m/s.

¿Qué es la energía cinética de traslación y de rotación?#

La de traslación es la de un cuerpo que se desplaza, la de esta página. Un cuerpo que gira, como una rueda o una peonza, tiene además energía cinética de rotación, que depende de cómo está repartida su masa y de lo rápido que gira. Se estudia en cursos de física más avanzados.

¿Qué es la energía cinética de las moléculas?#

Las partículas de cualquier sustancia se mueven sin parar, así que tienen energía cinética. La temperatura mide la energía cinética media de las partículas: cuanto más caliente, más rápido se mueven.

¿Cómo se explica la energía cinética a los niños?#

Es la «energía de moverse». Una pelota que rueda despacio casi no empuja nada; si rueda rápido, puede tirar una torre de bloques. Cuanto más rápido y más pesado, más energía.