Energía cinética y potencial

Energía cinética ¿Está la energía poseída por un cuerpo en virtud de su movimienot. Energía potencial es la energía poseída por un cuerpo en virtud de su posición o estado. Si bien la energía cinética de un objeto es relativa al estado de otros objetos en su entorno, la energía potencial es completamente independiente de su entorno. Por lo tanto, la aceleración de un objeto no es evidente en el movimiento de un objeto, donde otros objetos en el mismo entorno también están en movimiento. Por ejemplo, una bala que pasa más allá de una persona que está de pie posee energía cinética, pero la bala no tiene energía cinética con respecto a un tren que se mueve junto a.

Cuadro comparativo

Interconversión de energía cinética y potencial

La ley de conservación de la energía establece que la energía no puede ser destruida, pero solo se puede transformar de una forma en otra. Tome un ejemplo clásico de un péndulo simple. A medida que el péndulo se balancea, el cuerpo suspendido se mueve más alto y, debido a su posición, aumenta la energía potencial y alcanza un máximo en la parte superior. A medida que el péndulo comienza su oscilación hacia abajo, la energía potencial almacenada se convierte en energía cinética.

Cuando un resorte se estira hacia un lado, ejerce una fuerza hacia el otro lado para que pueda volver a su estado original. Esta fuerza se llama fuerza de restauración y actos para llevar objetos y sistemas a su posición de bajo nivel de energía. La fuerza requerida para estirar el resorte se almacena en el metal como energía potencial. Cuando se libera el resorte, la energía potencial almacenada se convierte en energía cinética por la fuerza de restauración.

Cuando se levanta cualquier masa, la fuerza gravitacional de la tierra (y la fuerza de restauración en este caso) actúa para bajarla de vuelta. La energía necesaria para levantar la masa se almacena como energía potencial debido a su posición. A medida que se cae la masa, la energía potencial almacenada se convierte en energía cinética.

Etimología

La palabra "cinética" se deriva de la palabra griega kinesis, lo que significa "movimiento."Los términos" energía cinética "y" trabajo ", como se entiende y se usa hoy, se originó en el siglo XIX. En particular, se cree que la "energía cinética" fue acuñada por William Thomson (Lord Kelvin) alrededor de 1850.

El término "energía potencial" fue acuñado por William Rankine, un físico e ingeniero escocés que contuvo a una variedad de ciencias, incluida la termodinámica.

Tipos de energía cinética y energía potencial

La energía cinética se puede clasificar en dos tipos, dependiendo del tipo de objetos:

• Energía cinética traslacional
• Energía cinética rotacional

Los cuerpos no giratorios rígidos tienen movimiento rectilíneo. Así, la energía cinética traslacional es la energía cinética poseída por un objeto que se mueve en línea recta. La energía cinética de un objeto está relacionada con su impulso (producto de masa y velocidad, p = mV donde m es masa y v es velocidad). La energía cinética está relacionada con el momento a través de la relación e = p^2 / 2m y, por lo tanto, la energía cinética de la traducción se calcula como E = ½ MV^2. Los cuerpos rígidos que giran a lo largo de su centro de masa poseen energía cinética rotacional. La energía cinética rotacional de un cuerpo rotativo se calcula como la energía cinética total de sus diferentes partes móviles. Los cuerpos en reposo también tienen energía cinética. Los átomos y las moléculas en él están en movimiento constante. La energía cinética de dicho cuerpo es la medida de su temperatura.

La energía potencial se clasifica dependiendo de la fuerza de restauración aplicable.

• Energía potencial gravitacional - energía potencial de un objeto asociado con la fuerza gravitacional. Por ejemplo, cuando se coloca un libro sobre una mesa, la energía requerida para elevar el libro del piso y la energía que posee el libro debido a su posición elevada en la mesa es energía potencial gravitacional. Aquí la gravedad es la fuerza de restauración.
• Energía potencial elástica - La energía poseída por un cuerpo elástico como el arco y la catapulta cuando se estira y deforma en una dirección es la energía potencial elástica. La fuerza de restauración es la elasticidad que actúa en la dirección opuesta.
• Energía potencial química - Energía relacionada con la disposición de átomos y moléculas en una estructura es la energía de potencial químico. Energía química poseída por una sustancia debido al potencial que tiene que sufrir un cambio químico al participar en una reacción química es la energía potencial química de la sustancia. Cuando se usa combustible, por ejemplo, la energía química almacenada en combustible se convierte para producir calor.
• Energía potencial eléctrica - La energía poseída por un objeto en virtud de su carga eléctrica es la energía potencial eléctrica. Hay dos tipos: energía potencial electrostática y energía potencial electrodinámica o energía potencial magnética.
• Energía potencial nuclear - La energía potencial poseída por las partículas (neutrones, protones) dentro de un núcleo atómico es energía potencial nuclear. Por ejemplo, la fusión de hidrógeno en el sol convierte la energía potencial almacenada en la materia solar en energía ligera.

Aplicaciones

• La montaña rusa en un parque de diversiones comienza con la conversión de energía cinética en energía potencial gravitacional.
• La energía potencial gravitacional mantiene a los planetas en órbita alrededor del sol.
• Los proyectiles son arrojados por un trebuchet haciendo uso de energía potencial gravitacional.
• En las naves espaciales, la energía química se usa para despegar, después de lo cual la energía cinética se incrementa para alcanzar la velocidad orbital. La energía cinética obtenida permanece constante mientras está en órbita.
• La energía cinética dada para indicar una pelota en un juego de billar se transfiere a otras bolas a través de colisiones.