O que é energia cinética e qual é a sua fórmula?

Uma bola rolando, um pássaro voando, um carro na estrada e até as minúsculas partículas do ar têm energia cinética (Ec), porque estão em movimento. Um carro estacionado não tem nenhuma. A palavra vem do grego kínesis, "movimento". Dá para ver a energia cinética em ação sempre que algo em movimento produz um efeito: uma bola de boliche derruba os pinos, o vento gira uma turbina eólica, um martelo crava um prego.

A energia cinética depende de duas coisas: a massa e a velocidade. A fórmula é:

Ec = m · v² / 2 (o mesmo que Ec = ½ · m · v²)

• m é a massa em quilogramas (kg)
• v é a velocidade em metros por segundo (m/s)
• Ec é a energia em joules (J)

A velocidade está ao quadrado, e isso muda tudo. Se a massa dobra, a energia cinética dobra. Mas se a velocidade dobra, a energia cinética fica quatro vezes maior; se triplica, nove vezes maior. Um carro a 108 km/h (30 m/s) tem nove vezes a energia cinética do mesmo carro a 36 km/h (10 m/s). É por isso que a velocidade é tão perigosa numa batida e que a distância de frenagem cresce tão rápido: os freios precisam dar conta de toda essa energia.

De onde vem a divisão por 2? Empurre um corpo de massa m, parado no início, com uma força constante F ao longo de uma distância d. O trabalho realizado, τ = F · d, vira energia cinética. Com F = m · a e a equação de Torricelli v² = 2 · a · d, a distância é d = v² / (2a), e o trabalho fica m · a · v² / (2a) = m · v² / 2. O 2 aparece porque o corpo começa devagar: a velocidade média durante o empurrão é só metade da velocidade final.

A energia cinética é uma grandeza escalar: tem valor, mas não tem direção, e nunca é negativa. Nisso ela é diferente do momento linear (quantidade de movimento, p = m · v), que é um vetor.

A energia não é criada nem destruída, só transformada. A energia cinética troca de lugar o tempo todo com a energia potencial gravitacional (Ep = m · g · h, que depende da altura). Uma bola que cai perde energia potencial e ganha a mesma quantidade de energia cinética, se a resistência do ar for pequena. A soma das duas é a energia mecânica, Em = Ec + Ep, que se conserva quando não há atrito. Numa montanha-russa ou num balanço, a energia passa de uma forma para a outra sem parar. É a gravidade que puxa a bola para baixo e a acelera.

A energia cinética também pode virar energia elétrica: as turbinas eólicas usam a energia cinética do vento, as usinas hidrelétricas a da água que desce, o dínamo da bicicleta a da roda, e os carros elétricos e híbridos recuperam energia ao frear (frenagem regenerativa) para carregar a bateria.

Para isolar outras grandezas: m = 2 · Ec / v² e v = √(2 · Ec / m). Para achar a velocidade, multiplique a energia por 2, divida pela massa e tire a raiz quadrada.

Qual é a fórmula da energia cinética?#

Ec = m · v² / 2: a massa vezes a velocidade ao quadrado, dividido por 2. Com a massa em quilogramas e a velocidade em metros por segundo, a resposta sai em joules.

Qual é a unidade da energia cinética?#

O joule (J), como para qualquer energia. Um joule é 1 kg·m²/s², exatamente o que sai de kg vezes (m/s)². Valores grandes aparecem em quilojoules (kJ).

Qual é a diferença entre energia cinética e potencial?#

A cinética é a energia de quem está se movendo. A potencial é energia guardada por causa da posição ou da forma, como um livro numa prateleira alta (gravitacional) ou uma mola esticada (elástica). Quando algo cai, a energia potencial vira cinética.

O que é energia mecânica?#

É a soma da energia cinética com a energia potencial: Em = Ec + Ep. Sem atrito ela se conserva; com atrito, parte vira calor.

Como calcular a energia cinética a partir da altura?#

Se um corpo cai de uma altura h sem resistência do ar, toda a energia potencial vira cinética: Ec = m · g · h. Uma bola de 0,5 kg que cai de 5 m (g = 10 m/s²) chega ao chão com 0,5 × 10 × 5 = 25 J.

Como transformar energia cinética em energia elétrica?#

Com um gerador: o movimento faz um ímã e uma bobina de fio girarem um em relação ao outro, e isso produz corrente elétrica. É assim nas usinas hidrelétricas, nas turbinas eólicas e no dínamo da bicicleta.

O que é energia cinética na química?#

As partículas de qualquer substância estão sempre se movendo, então têm energia cinética. A temperatura mede a energia cinética média das partículas: quanto mais quente, mais rápido elas se movem.