Calcular la energía cinética y potencial

Escribe la masa y la velocidad, la altura o las dos. Se calculan la energía cinética, la potencial y la mecánica (su suma).

En resumen

La energía cinética es Ec = ½ · m · v² y la potencial gravitatoria, Ep = m · g · h. Un objeto de 2 kg a 3 m/s tiene Ec = ½ · 2 · 3² = 9 J, y a 10 m de altura, Ep = 2 · 9,81 · 10 = 196,2 J.

Fórmulas de la energía

Ec = ½ · m · v² Ep = m · g · h Em = Ec + Ep

La energía se mide en julios (J). Un julio es, más o menos, la energía necesaria para levantar una manzana pequeña (100 g) un metro.

  • Ec: energía cinética, la del movimiento, en julios (J).
  • Ep: energía potencial, la de la altura, en julios.
  • Em: energía mecánica, la suma de las dos.
  • m: masa, en kg; v: velocidad, en m/s; h: altura, en metros.
  • g: gravedad, 9,81 m/s².

Ejemplos resueltos

Un balón de 0,45 kg a 20 m/s

Ec = ½ · 0,45 · 20² = 90 J.

Probar este ejemplo

Una maceta de 2 kg en un balcón a 10 m

Ep = 2 · 9,81 · 10 = 196,2 J.

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Un coche de 1000 kg a 25 m/s (90 km/h)

Ec = ½ · 1000 · 25² = 312 500 J.

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Un pájaro de 0,5 kg que vuela a 10 m/s y a 20 m de altura

Ec = ½ · 0,5 · 10² = 25 J, Ep = 0,5 · 9,81 · 20 = 98,1 J y Em = 25 + 98,1 = 123,1 J.

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Conservación de la energía mecánica

Sin rozamiento, la energía mecánica se mantiene: lo que un cuerpo pierde de potencial al bajar lo gana de cinética. Por eso una montaña rusa acelera en las bajadas y frena en las subidas.

La velocidad cuenta al cuadrado

Un coche a 100 km/h tiene cuatro veces la energía cinética que a 50 km/h: por eso un choque a más velocidad es mucho más grave.

Un poco de historia

Thomas Young usó la palabra «energía» con su sentido actual en 1807. La conservación de la energía se estableció a mediados del siglo XIX gracias a Julius von Mayer, James Joule y Hermann von Helmholtz (1847), y la expresión ½ · m · v² de la energía cinética la fijó Gaspard-Gustave Coriolis en 1829.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las fórmulas de la energía cinética y potencial?

Energía cinética: Ec = ½ · m · v². Energía potencial gravitatoria: Ep = m · g · h. La energía mecánica es la suma, Em = Ec + Ep. Un coche de 1000 kg a 20 m/s tiene Ec = ½ · 1000 · 20² = 200 000 J.

¿Cómo se calcula la energía potencial?

Con Ep = m · g · h. Subir 10 kg a 5 m de altura supone 10 · 9,81 · 5 = 490,5 J.

¿Cómo se calcula la energía cinética?

Con Ec = ½ · m · v², con la masa en kg y la velocidad en m/s. Un coche de 1000 kg a 20 m/s (72 km/h) tiene 200 000 J.

¿Qué es la energía cinética?

La energía que tiene un cuerpo por estar en movimiento: Ec = ½ · m · v². Depende de la masa y, sobre todo, de la velocidad.

¿Qué altura tomo como 0 para la energía potencial?

La que quieras (normalmente el suelo). Lo que importa en los problemas es la diferencia de altura entre dos posiciones.

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