Un energía cinética Es la energía asociada con el movimiento de los cuerpos. Del griego el término "cinético" significa "movimiento".

Cualquier cuerpo en movimiento es capaz de hacer trabajo, por lo que tiene energía, que en este caso se llama cinética.

La unidad de medida de la energía cinética en el sistema internacional es la Julio (J), llamado así por el científico inglés James Prescott Joule (1818-1889).

Fórmula de energía cinética

Para calcular la energía cinética de los cuerpos, use la siguiente ecuación:

Donde:

Ec: la energía cinética también se puede representar con la letra K (J).
m: masa corporal (kg)
v: velocidad corporal (m / s)

De esto se concluye que si duplicamos la masa de un cuerpo mientras mantenemos su velocidad, su energía cinética también se duplicará.

Por otro lado, la velocidad es cuadrada, por lo que si su valor se duplica y su masa permanece constante, la energía cinética se cuadruplicará.

Ejemplo

¿Cuál es la energía cinética de una persona de 60 kg a una velocidad de 10 m / s?

Así, en el instante considerado, la energía cinética del cuerpo es igual a 3000 J.

Energía cinética y trabajo

Para que un cuerpo varíe en su velocidad, se debe trabajar en él. Esta variación en la velocidad del cuerpo hace que su energía cinética varíe.

El teorema de la energía cinética indica que la variación de la energía cinética es igual al trabajo, es decir:

T = ∆Ec

Donde

T: trabajo (J)
∆Ec: variación de la energía cinética (J)

Ejemplo

¿Qué trabajo se debe hacer en un cuerpo de masa igual a 6 kg, para que su velocidad pase de 4 m / sa 20 m / s?

Solución

El trabajo es igual a la variación de la energía cinética. Esta variación se puede calcular disminuyendo el valor final de energía cinética de la energía cinética inicial:

∆Ec = Ecf – Eci

Cálculo de los valores de Ecf y Ecitenemos:

Por lo tanto, el trabajo requerido para cambiar la velocidad del cuerpo será igual a 1152 J.

También lee:

Ejercicios resueltos

1) Fuvest – 2017

Helena, cuya masa es de 50 kg, practica deporte extremo. puenting. En un entrenamiento, se desliza por el borde de un viaducto, con velocidad de inicio cero, unido a una banda elástica de longitud natural L0 0 = 15 my constante elástica k = 250 N / m. Cuando el rango se extiende 10 m más allá de su longitud natural, el módulo de velocidad de Helena es: (Tenga en cuenta y adopte: Aceleración de la gravedad: 10 m / s2 . La banda es perfectamente elástica; sus efectos masivos y disipativos deben ser ignorados)

a) 0 m / s
b) 5 m / s
c) 10 m / s
d) 15 m / s
e) 20 m / s

Para calcular la velocidad de Helena cuando el rango se estira 10 m, podemos usar el teorema de la energía cinética.

Dado que Helena está atada a una banda elástica, podemos calcular el trabajo de la fuerza elástica y cuando se suelta del viaducto, también tendremos el trabajo de la fuerza de peso.

Por lo tanto, el trabajo total producido será igual a la variación de la energía cinética sufrida por Helena.

Siendo el trabajo total igual a la suma del trabajo de la fuerza de peso con el trabajo de la fuerza elástica.

Entonces, comencemos calculando el valor de trabajo de la fuerza de peso.

La longitud natural de la tira es de 15 m, sin embargo, se estira 10 m. Por lo tanto, la distancia recorrida por Helena fue de 25 m (15 + 10).

Considerando que el trabajo de la fuerza descendente es positivo, tenemos:

Ahora, calculemos el trabajo de la fuerza de tracción.

Tenga en cuenta que en este caso el trabajo será negativo (trabajo resistivo) porque la cuerda está tensa y la fuerza de tensión es contraria al movimiento.

También tenga en cuenta que x representa la deformación de la banda. En este caso, su valor es igual a 10 m, así:

Cuando Helena partió del descanso, su velocidad inicial fue cero. Por lo tanto, su energía cinética también era cero.

Sustituyendo los valores encontrados en el teorema de energía cinética:

Alternativa: a) 0 m / s

2) Uerj – 2015

Un automóvil, en un tramo recto del camino por el que viajaba, chocó de frente con un poste. El conductor informó un cierto valor para la velocidad de su vehículo en el momento del accidente. Sin embargo, el experto de una aseguradora descubrió que la velocidad era exactamente el doble del valor informado por el conductor.
Considera Ec1 La energía cinética del vehículo calculada a la velocidad informada por el conductor y Ec2 calculado con el valor determinado por el experto.
El motivo esc1/ Ec2 corresponde a:

a)) 1/2
b) 1/4
c) 1
d) 2

La relación entre la energía cinética informada por el conductor y la energía cinética encontrada por el experto viene dada por:

Alternativa: b) 1/4

3) Enem – 2015

Un automóvil solar es un vehículo que usa solo energía solar para su movilidad. Por lo general, el automóvil contiene un panel fotovoltaico que convierte la energía del sol en energía eléctrica, que a su vez alimenta un motor eléctrico. La imagen muestra el automóvil solar Tokai Challenger, desarrollado en la Universidad de Tokai en Japón, que ganó el World Solar Challenge 2009, una carrera internacional de automóviles solares, alcanzando una velocidad promedio de más de 100 km / h.

Considere una región plana donde la insolación (energía solar por unidad de tiempo y área que alcanza la superficie terrestre) es de 1000 W / m2 , que el automóvil solar tiene una masa de 200 kg y está construido de manera que el panel fotovoltaico en su parte superior tenga un área de 9.0 m2 y 30% de rendimiento. Sin tener en cuenta las fuerzas de resistencia del aire, el tiempo que tomaría este automóvil solar desde el reposo para alcanzar una velocidad de 108 km / h es un valor más cercano a

a) 1.0 s.
b) 4.0 s.
c) 10 seg.
d) 33 seg.
e) 300 s.

En el automóvil solar, la energía recibida del sol se transforma en trabajo. Este trabajo será igual a la variación de la energía cinética.

Antes de reemplazar los valores en el teorema de la energía cinética, debemos transformar el valor a la velocidad del sistema internacional.

108 km / h: 3.6 = 30 m / s.

El trabajo será igual a:

En el sitio, la insolación es de 1000 W por cada m2 . Como el tablero tiene un área de 9 m2, la potencia del automóvil será igual a 9 000 W. Mientras tanto, la eficiencia es del 30%, por lo que la potencia neta será igual a 2 700 W.

Recordando que el poder es igual a la relación de trabajo a tiempo, tenemos:

Alternativa: d) 33 s