La energía cinética es la energía del movimiento. Esto puede ser el movimiento de objetos grandes (energía cinética macroscópica), o el movimiento de átomos y moléculas pequeños (energía cinética microscópica). La energía cinética macroscópica es energía de» alta calidad», mientras que la energía cinética microscópica es más desordenada y de «baja calidad».»
Hay una simulación para jugar con la energía potencial que muestra la interacción de la energía potencial gravitacional, la energía cinética y la energía de primavera. Una simulación a continuación muestra cómo la energía fluye de ida y vuelta entre la energía cinética y la energía potencial gravitacional y otra simulación más abajo muestra cómo la fricción hace que la energía cinética macroscópica se convierta en energía cinética microscópica.
La energía cinética rotacional es también una forma de energía cinética que proviene de un objeto girando.
Energía cinética macroscópica
Esta es la forma de energía más obvia, ya que es la más fácil de observar. Esta es la energía que poseen los objetos en movimiento. Cuanto más grande es un objeto o más rápido se mueve, más energía cinética tiene. La suma de energía potencial y energía cinética macroscópica se llama energía mecánica y permanece constante para un sistema cuando solo hay fuerzas conservadoras (sin fuerzas no conservadoras).
La energía cinética se calcula utilizando la siguiente fórmula:
- E es energía, medida en julios (J)
- m es masa, medida en kilogramos (kg)
- v es velocidad, medida en metros por segundo (m / s)
- Cuanta más masa tenga un objeto en movimiento, más energía cinética poseerá a la misma velocidad. Un automóvil de 2000 kg que se mueve a 14 m / s tiene el doble de energía cinética que un automóvil de 1000 kg que se mueve a un equivalente de 14 m / s.
- Debido a que el término velocidad en esta fórmula es cuadrado, la velocidad tiene un efecto mucho mayor que la masa en la energía cinética. Un automóvil que se mueve al doble de velocidad que otro automóvil de masa idéntica tendrá 22 o cuatro veces más energía cinética. ¡Un coche que se mueve a tres veces la velocidad base tendrá 32 o NUEVE veces la energía cinética original!
Algunas formas de aprovechar la energía cinética macroscópica incluyen:
La energía eólica aprovecha la energía cinética que poseen los cuerpos móviles de aire( viento), convirtiéndola en electricidad. El viento en sí se crea inicialmente a través de patrones complejos de cambios en la energía térmica a medida que el sol calienta y enfría la atmósfera y los océanos. (¡El sol en realidad no enfría objetos, pero el sol nunca brilla sobre un objeto en la Tierra todo el tiempo!)
La energía hidroeléctrica aprovecha la energía cinética del agua en movimiento a medida que cae (en una cascada o presa hidroeléctrica)
La energía de las mareas aprovecha la energía del agua en movimiento a medida que se mueve hacia adelante y hacia atrás debido a las mareas
PhET: Parque de patinaje energético
La Universidad de Colorado nos ha permitido gentilmente utilizar la siguiente simulación de PhET. Explore esta simulación para ver cómo la energía potencial gravitacional y la energía cinética van y vienen, pero mantienen la energía mecánica igual. Observe cómo la energía mecánica se puede perder y convertir en energía térmica, pero la cantidad total de energía sigue siendo la misma:
Energía cinética microscópica
La energía térmica (temperatura) es un tipo especial de energía cinética. No es la energía de un objeto entero en movimiento, es la energía total de movimiento, rotación y vibración de los átomos y moléculas dentro de un objeto. En un gas o mezcla de gas, como el aire, el movimiento (y la rotación) de partículas de gas individuales componen esta energía. En un sólido, como una tabla, la energía térmica existe como vibración de átomos o moléculas. La energía térmica total también incluye algunas formas atómicas de energía potencial, pero la energía cinética de las partículas es la más fácil de enfocar. La temperatura de un objeto está determinada por su energía cinética microscópica total.
Aunque no toda la energía cinética microscópica se puede convertir en un trabajo útil, un motor térmico puede obtener parte de la energía térmica y convertirla en un trabajo útil (aunque esto está limitado por la segunda ley de la termodinámica).
Simulación PhET
La Universidad de Colorado nos ha permitido gentilmente utilizar la siguiente simulación PhET. Esta simulación explora cómo la energía cinética macroscópica se convierte en energía cinética microscópica:
Para obtener más información sobre la energía cinética, consulte hiperfísica.
