La energía cinética es la energía relacionada con el movimiento y la energía potencial es la energía relacionada con la posición en un sistema. En términos generales, la energía es la capacidad de realizar un trabajo. Tanto la energía cinética como la energía potencial representan los dos tipos básicos de energía existente. Cualquier otra energía es una versión diferente de energía potencial o energía cinética o una combinación de ambas. Por ejemplo, la energía mecánica es una combinación de energía cinética y potencial.
En este artículo te contamos todo lo que necesitas saber sobre la energía cinética y potencial, sus características y ejemplos.
Energía cinética y potencial
Energía cinética
La energía cinética es el tipo de energía asociada con el movimiento. Todo lo que se mueve tiene energía cinética. En el Sistema Internacional (SI), la unidad de energía cinética es jouje (J), que es la misma unidad que el trabajo. Un julio equivale a 1 kg.m2/s2. Hay muchos ejemplos del uso de la energía cinética en la vida cotidiana.
- Boliche: El juego de bolos es una persona que lanza una bola de 3 a 7 kg para derribar 10 bolos, que se basa en la energía cinética que lleva la bola, que depende de la masa y la velocidad de la bola.
- Viento: El viento no es más que aire en movimiento. La energía cinética del movimiento del aire se puede convertir en electricidad mediante turbinas eólicas.
- Energía térmica: La energía térmica es la energía cinética asociada con el movimiento microscópico de las partículas en un sistema. Cuando calentamos agua o cualquier otro objeto, agregamos energía cinética a través de la transferencia de calor.
Energía cinética
La energía potencial es el tipo de energía relacionada con la posición relativa dentro de un sistema, es decir, la posición de un objeto con respecto a otro. Dos imanes separados tienen energía potencial relativa entre sí. En el SI, la unidad de energía potencial es jouje (J), al igual que la energía cinética. Un julio equivale a 1 kg.m2/s2.
Muchas de las fuentes que utilizamos para obtener energía dependen de la energía potencial.
- Energía almacenada en presas: El agua almacenada en un depósito elevado, como una presa, tiene energía potencial gravitatoria. Cuando el agua cae, convierte la energía potencial en energía cinética capaz de realizar un trabajo en unas turbinas situadas en el fondo de la presa. La electricidad generada por estas turbinas se distribuye a la red de distribución de la localidad.
- Resortes: Cuando un resorte se estira o se comprime, almacena cierta cantidad de energía en forma de energía potencial elástica. Cuando se suelta el resorte, la energía potencial almacenada se convierte en energía cinética.
- Arco y flecha: Un arco y una flecha son un ejemplo de cómo la energía potencial elástica se convierte en energía cinética. Cuando se estira la cuerda del arco, el trabajo realizado se almacena en la cuerda estirada en forma de energía potencial. Cuando aflojas la cuerda, la energía potencial de la cuerda se convierte en energía cinética, que luego se transfiere a la flecha.
- Electricidad: La electricidad es una forma de energía potencial que está determinada por la ubicación de las cargas en un sistema (el campo eléctrico).
Cómo funciona la energía cinética
Cuando un objeto está en movimiento es porque tiene energía cinética. Si choca con otro objeto, puede transferirle esta energía, por lo que el segundo objeto también se mueve. Para que un objeto adquiera movimiento o energía cinética, se le debe aplicar trabajo o fuerza.
Cuanto más tiempo se aplique la fuerza, mayor será la velocidad alcanzada por el objeto en movimiento y su energía cinética. La masa también está relacionada con la energía del movimiento. Cuanto mayor es la masa del cuerpo, mayor es la energía cinética. Se puede convertir fácilmente en calor u otros tipos de energía.
Entre las características de la energía cinética tenemos:
- Es una de las manifestaciones de la energía.
- Puede ser transferido de un cuerpo a otro.
- Se puede convertir en otro tipo de energía, por ejemplo, en energía térmica.
- Tienes que aplicar fuerza para iniciar el movimiento.
- Depende de la velocidad y la masa del cuerpo.
La suma de energía cinética y potencial produce energía mecánica (energía que relaciona la posición de un objeto con su movimiento). Como se mencionó anteriormente, la dinámica se refiere al movimiento. El potencial se refiere a la cantidad de energía almacenada en el cuerpo en reposo.
Por lo tanto, la energía potencial dependerá de la posición del objeto o sistema en relación con el campo de fuerza que lo rodea. La energía cinética depende del movimiento que realiza un objeto.
Tipos de energía potencial
Energía potencial gravitacional
La energía potencial gravitacional se define como la energía que posee un objeto masivo cuando se sumerge en un campo gravitacional. Los campos gravitatorios se crean alrededor de objetos muy masivos, como las masas de los planetas y el sol.
Por ejemplo, una montaña rusa tiene la mayor energía potencial en su punto más alto debido a su inmersión en el campo gravitatorio de la Tierra. Una vez que el automóvil cae y pierde altura, la energía potencial se convierte en energía cinética.
Energía potencial elástica
La energía potencial elástica está relacionada con las propiedades elásticas de una sustancia, es decir, su tendencia a volver a su forma original después de haber sido sometida a una fuerza de deformación superior a su resistencia. Un ejemplo obvio de energía elástica es la energía que posee un resorte, que se expande o se contrae debido a una fuerza externa y regresa a su posición original una vez que ya no se aplica la fuerza externa.
Otro ejemplo es el sistema de arco y flecha, cuando se tira del arco con fibras elásticas, la energía potencial elástica alcanza un máximo, doblando ligeramente la madera, pero la velocidad sigue siendo cero. En el instante siguiente, la energía potencial se convierte en energía cinética y la flecha sale disparada a toda velocidad.
Energía potencial química
La energía potencial química es la energía almacenada en los enlaces químicos de átomos y moléculas. Un ejemplo es la glucosa en nuestro cuerpo, que almacena energía potencial química que nuestro cuerpo convierte (a través de un proceso llamado metabolismo) en energía térmica para mantener la temperatura corporal.
Lo mismo ocurre con los combustibles fósiles (hidrocarburos) en el tanque de gasolina de un automóvil. La energía potencial química almacenada en los enlaces químicos de la gasolina se convierte en energía mecánica que alimenta el vehículo.
Energía potencial electrostática
En electricidad también se aplica el concepto de energía potencial, que puede convertirse en otras formas de energía, como cinética, térmica o lumínica, dada la enorme versatilidad del electromagnetismo. En este caso, la energía proviene de la fuerza del campo eléctrico creado por las partículas cargadas.
Espero que con esta información puedan conocer más sobre la energía cinética y potencial.