Calculadora de energía cinética — energía del movimiento

Cómo funciona

La energía cinética es la energía del movimiento: el trabajo necesario para acelerar un objeto desde el reposo hasta su velocidad actual. Depende de la masa y del cuadrado de la velocidad:

KE = ½ × m × v²

donde m es la masa y v es la velocidad. En unidades del SI, kilogramos y metros por segundo dan una energía en joules (J). Como la velocidad está al cuadrado, la rapidez importa mucho más que la masa: duplica la rapidez y la energía cinética se cuadruplica; triplícala y la energía es nueve veces mayor.

El cuadrado también implica que la dirección es irrelevante: una velocidad de −5 y una de +5 dan la misma energía cinética. El valor es siempre cero o positivo, y es cero solo cuando el objeto está en reposo. Esta calculadora es independiente de las unidades, así que funciona cualquier par coherente de unidades de masa y rapidez.

Ejemplo resuelto

Un objeto de 80 kg que se mueve a 10 m/s tiene KE = ½ × 80 × 10² = ½ × 80 × 100 = 4000 J (4,0 kJ), el ejemplo de OpenStax. Una persona de 75 kg que camina a 1,5 m/s lleva solo ½ × 75 × 1,5² = 84,4 J, pero esa misma persona en bicicleta a 13,5 m/s tiene ½ × 75 × 13,5² ≈ 6834 J, unas 80 veces más, porque la rapidez se multiplicó por nueve y ese factor entra al cuadrado.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la fórmula de la energía cinética?

La energía cinética es la mitad de la masa por la velocidad al cuadrado: KE = ½mv². Es igual al trabajo necesario para llevar un objeto desde el reposo hasta su velocidad, y se mide en joules cuando la masa está en kilogramos y la velocidad en metros por segundo.

¿Por qué la velocidad está al cuadrado en la fórmula?

Porque el trabajo necesario para acelerar algo crece con el cuadrado de la velocidad: cada unidad adicional de velocidad cuesta más energía que la anterior. Por eso las distancias de frenado y los daños en una colisión aumentan tan bruscamente con la velocidad: duplicar la velocidad cuadruplica la energía cinética que hay que disipar.

¿La dirección del movimiento afecta a la energía cinética?

No. Elevar la velocidad al cuadrado elimina el signo, así que un objeto que se mueve hacia la izquierda a 5 m/s tiene exactamente la misma energía cinética que uno que se mueve hacia la derecha a 5 m/s. La energía cinética es un escalar: tiene magnitud, pero no dirección.

¿Qué unidades usa la energía cinética?

La unidad del SI es el joule (J): un joule es 1 kg·m²/s². Usar kilogramos para la masa y metros por segundo para la velocidad da joules directamente. Esta calculadora trata las entradas como números simples, así que mantén las unidades coherentes.

¿En qué se diferencia la energía cinética de la cantidad de movimiento?

Ambas describen el movimiento, pero la energía cinética (½mv²) es un escalar medido en joules, mientras que la cantidad de movimiento (momento lineal), mv, es un vector medido en kg·m/s. La energía cinética depende del cuadrado de la velocidad; la cantidad de movimiento depende de la velocidad a la primera potencia y conserva su dirección.

¿Cómo se relaciona la energía cinética con la energía potencial?

Son formas intercambiables de energía mecánica. Un objeto que cae intercambia energía potencial gravitatoria (mgh) por energía cinética (½mv²) a medida que gana velocidad; una pelota lanzada hacia arriba hace lo contrario. En ausencia de fricción, su suma se mantiene constante: la conservación de la energía.