Energía cinética

La energía cinética es la energía que tiene un objeto debido a su movimiento. Esta energía puede convertirse en otros tipos, como la energía potencial gravitatoria o eléctrica, que es la energía que tiene un objeto debido a su posición en un campo gravitatorio o eléctrico.

 

Diferencia entre energía cinética y potencial

La energía cinética es la cantidad máxima de trabajo que puede realizar un cuerpo en movimiento debido a su movimiento, mientras que la energía potencial es la cantidad máxima de trabajo que puede realizar un cuerpo debido a su configuración o posición en un campo de fuerza. La energía cinética es válida para todo tipo de fuerzas, como se ve en esta derivación.

F ⋅ d x = d p d t ⋅ d x = d p d t ⋅ v d t = v ⋅ d p d t d t = v ⋅ d p {\cdot dmathbf {F} d\cdot d\mathbf {x} =\frac {d\mathbf {p} {{dt}} d\cdot d\mathbf {x} ={\frac {d\mathbf {p}} dt} {\mathbf {v} dt=\mathbf {v} {\cdot {\frac {d\mathbf {p}}dt} dt=mathbf {v} \cdot d\mathbf {p} } {\displaystyle \mathbf {F} \cdot d\mathbf {x} ={\frac {d\mathbf {p} }{dt}}\cdot d\mathbf {x} ={\frac {d\mathbf {p} }{dt}}\cdot \mathbf {v} dt=\mathbf {v} \cdot {\frac {d\mathbf {p} }{dt}}dt=\mathbf {v} \cdot d\mathbf {p} }

pero la energía potencial no lo es, como puede verse aquí

F ⋅ d x = - V ⋅ d x = - ∂ V ∂ x i ⋅ d x i = - d V {\displaystyle \mathbf {F} \cdot d\mathbf {x} =-\nabla V\cdot d\mathbf {x} =-\frac {parcial V}{parcial x} \cdot d\mathbf {x} =-\nabla V\cdot d\mathbf {x} =-{frac {\parcial V}{parcial x_{i}}\cdot dx_{i}=-dV} {\displaystyle \mathbf {F} \cdot d\mathbf {x} =-\nabla V\cdot d\mathbf {x} =-{\frac {\partial V}{\partial x_{i}}}\cdot dx_{i}=-dV}

lo que sugiere claramente que sólo las fuerzas conservativas pueden tener energía potencial asociada.

 

Energía cinética traslacional

La energía cinética de traslación de un objeto es:

E t r a n s l a c i ó n a l = 1 2 m v 2 {\displaystyle E_{translational}={frac {1}{2}}mv^{2}} {\displaystyle E_{translational}={\frac {1}{2}}mv^{2}}

donde

m {\displaystyle m}{\displaystyle m} es la masa (resistencia a la aceleración o desaceleración lineal);

v {\displaystyle v}{\displaystyle v} es la velocidad lineal.  

Energía cinética de rotación

La energía cinética rotacional de un objeto es:

E r o t a c i o n a l = 1 2 I ω 2 {\displaystyle E_{rotacional}={frac {1}{2}}I\omega ^{2}} {\displaystyle E_{rotational}={\frac {1}{2}}I\omega ^{2}}

donde

I {\displaystyle I}{\displaystyle I} es el momento de inercia (resistencia a la aceleración o desaceleración angular, igual al producto de la masa por el cuadrado de su distancia perpendicular al eje de rotación);

ω {\displaystyle \omega \ }{\displaystyle \omega \ } es la velocidad angular.  


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