Se
define energía como la capacidad que tiene un cuerpo de realizar trabajo y realizar cambios en ellos mismos o en otros
cuerpos.
En física, la energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee un cuerpo debido a su movimiento. El adjetivo «cinético» en el nombre energía viene de la antigua palabra griega κίνησις kinēsis, que significa «movimiento».
La energía cinética (siglas en inglés K.E.) es la energía del movimiento. La energía cinética de un cuerpo de masa m y velocidad v, está dada por
En física, la energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee un cuerpo debido a su movimiento. El adjetivo «cinético» en el nombre energía viene de la antigua palabra griega κίνησις kinēsis, que significa «movimiento».
La energía cinética (siglas en inglés K.E.) es la energía del movimiento. La energía cinética de un cuerpo de masa m y velocidad v, está dada por
Energía cinética = K = ½ mv2
La energía cinética se expresa en kg(m)(m)/s2
= Nm = J = julios
La
energía cinética puede transferirse entre objetos y transformarse en otros
tipos de energía, como en un choque de autos, o en una compresión de un
resorte, etc.
PARA SABER MÁS SOBRE ENERGÍA CINÉTICA:
https://es.khanacademy.org/science/physics/work-and-energy/work-and-energy-tutorial/a/what-is-kinetic-energy
TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA
De acuerdo
a la segunda ley de Newton, cuando sobre un cuerpo de masa m y velocidad inicial
vo actúa una fuerza neta, este se acelera, si en un instante
posterior su velocidad es v y se ha desplazado una distancia x, la fuerza ha
hecho trabajo sobre él.
La
velocidad v en ese instante es tal que:
v2 =
(vo)2 + 2ax de donde x = (v2 – (vo)2)/2a
Como el
trabajo de la fuerza, durante el desplazamiento x es:
W =
Fx y la fuerza es F = ma
El trabajo
es:
W = max = ma[(v2 – (vo)2)/2a] = ½ mv2 – ½ m(vo)2
Como la
energía cinética es k = ½ mv2
tenemos entonces:
W = kf – ko = ΔK
A
esta relación se le conoce como el teorema del trabajo y la energía cinética.
Si
el trabajo neto es positivo, la energía cinética aumenta, y si el trabajo neto
es negativo, la energía cinética disminuye.
PROBLEMAS PARA PRACTICAR
1.-. ¿Cuánto vale la energía cinética de un auto de 1300 kg que se mueve en línea recta sobre una superficie horizontal, cuando su velocidad es 60 km/h?, ¿Y si la velocidad aumenta al doble?
2.-. Si sobre una partícula de 1 kg de masa, se hace un trabajo de 20
J, cuando su velocidad era 20 m/s, ¿Cuál será su velocidad después de que deja
de actuar la fuerza?
3.-. Una caja de 1 kg de masa, se encuentra inicialmente en reposo sobre una
superficie horizontal sin rozamiento, sobre la caja actúa una fuerza de 40 N en
dirección horizontal, ¿Cuál es la velocidad de la caja después que se ha
desplazado 5 metros?
4.- Un auto compacto (900 kg) se mueve a razón de 80 km/h, ¿A qué velocidad
debe moverse una tracto-mula de 15 toneladas para tener el mismo valor de
energía cinética?
5-. Un cuerpo de masa m = 4 kg tiene una velocidad inicial de vo
= (3 i + 5 j) m/s.
Determine:
a. ¿Cuál es la energía cinética en ese instante?
b. ¿Cuánto vale el cambio de energía cinética, si posteriormente su
velocidad es vf = (6i + 10j) m/s
6.- Un bloque de masa m = 0,7 kg, desciende por una rampa sin fricción
de 200 cm de largo, inclinada 25° con respecto a la horizontal, luego se
desliza por una superficie horizontal sin fricción.
Determine:
a. La velocidad del bloque al final de la rampa
b. Su energía cinética cuando ha recorrido 5 metros sobre la superficie
horizontal
c. Si al final de la superficie horizontal se encuentra un resorte de
constante elástica 250 N/m, cuánto se
comprime el resorte?
7.- Un jugador de hockey sobre hielo lanza un disco de 200 g de masa con una velocidad de 10 m/s. Si después de recorrer 25 m, la velocidad del disco es de 9 m/s, calcula:
a) El trabajo efectuado por la fuerza de rozamiento
b) El coeficiente de rozamiento
c) El tiempo que transcurre desde el lanzamiento del disco, hasta que éste se detiene
d) La distancia recorrida por el disco hasta detenerse.
8.- Se lanza verticalmente hacia arriba un cuerpo de 600 g con una velocidad de 150 km/h, más tarde el cuerpo tiene una velocidad de 40 km/h. Calcule:
a) El cambio en la energía cinética.
b) El trabajo efectuado por la fuerza gravitacional.
c) El tiempo empleado en alcanzar dicha velocidad
9.- Una persona de 50 kg de masa cae de un cuarto piso, si cada piso tiene una altura de 3 m, calcule:
a) La velocidad de la persona justo antes de tocar el suelo, en km/h.
b) La energía cinética de la persona.
8.- Se lanza verticalmente hacia arriba un cuerpo de 600 g con una velocidad de 150 km/h, más tarde el cuerpo tiene una velocidad de 40 km/h. Calcule:
a) El cambio en la energía cinética.
b) El trabajo efectuado por la fuerza gravitacional.
c) El tiempo empleado en alcanzar dicha velocidad
9.- Una persona de 50 kg de masa cae de un cuarto piso, si cada piso tiene una altura de 3 m, calcule:
a) La velocidad de la persona justo antes de tocar el suelo, en km/h.
b) La energía cinética de la persona.
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