Calculadora de energia cinética — energia do movimento

Como funciona

A energia cinética é a energia do movimento — o trabalho necessário para acelerar um objeto do repouso até a sua velocidade atual. Ela depende da massa e do quadrado da velocidade:

KE = ½ × m × v²

em que m é a massa e v é a velocidade. Em unidades do SI, quilogramas e metros por segundo dão uma energia em joules (J). Como a velocidade está ao quadrado, a velocidade importa muito mais que a massa: dobre a velocidade e a energia cinética quadruplica; triplique-a e a energia fica nove vezes maior.

O quadrado também implica que a direção é irrelevante: uma velocidade de −5 e uma de +5 dão a mesma energia cinética. O valor é sempre zero ou positivo, e é zero apenas quando o objeto está em repouso. Esta calculadora é independente das unidades, então funciona com qualquer par coerente de unidades de massa e velocidade.

Exemplo resolvido

Um objeto de 80 kg que se move a 10 m/s tem KE = ½ × 80 × 10² = ½ × 80 × 100 = 4 000 J (4,0 kJ), o exemplo da OpenStax. Uma pessoa de 75 kg que caminha a 1,5 m/s carrega apenas ½ × 75 × 1,5² = 84,4 J, mas essa mesma pessoa de bicicleta a 13,5 m/s tem ½ × 75 × 13,5² ≈ 6 834 J — cerca de 80 vezes mais, porque a velocidade se multiplicou por nove e esse fator entra ao quadrado.

Perguntas frequentes

Qual é a fórmula da energia cinética?

A energia cinética é metade da massa vezes a velocidade ao quadrado: KE = ½mv². É igual ao trabalho necessário para levar um objeto do repouso até a sua velocidade, e é medida em joules quando a massa está em quilogramas e a velocidade em metros por segundo.

Por que a velocidade está ao quadrado na fórmula?

Porque o trabalho necessário para acelerar algo cresce com o quadrado da velocidade: cada unidade adicional de velocidade custa mais energia que a anterior. Por isso as distâncias de frenagem e os danos em uma colisão aumentam tão bruscamente com a velocidade: dobrar a velocidade quadruplica a energia cinética que precisa ser dissipada.

A direção do movimento afeta a energia cinética?

Não. Elevar a velocidade ao quadrado elimina o sinal, então um objeto que se move para a esquerda a 5 m/s tem exatamente a mesma energia cinética que um que se move para a direita a 5 m/s. A energia cinética é um escalar: tem magnitude, mas não direção.

Quais unidades a energia cinética usa?

A unidade do SI é o joule (J): um joule é 1 kg·m²/s². Usar quilogramas para a massa e metros por segundo para a velocidade dá joules diretamente. Esta calculadora trata as entradas como números simples, então mantenha as unidades coerentes.

Qual é a diferença entre energia cinética e quantidade de movimento?

Ambas descrevem o movimento, mas a energia cinética (½mv²) é um escalar medido em joules, enquanto a quantidade de movimento, mv, é um vetor medido em kg·m/s. A energia cinética depende do quadrado da velocidade; a quantidade de movimento depende da velocidade na primeira potência e conserva a sua direção.

Como a energia cinética se relaciona com a energia potencial?

São formas intercambiáveis de energia mecânica. Um objeto que cai troca energia potencial gravitacional (mgh) por energia cinética (½mv²) à medida que ganha velocidade; uma bola lançada para cima faz o contrário. Na ausência de atrito, a soma delas se mantém constante: a conservação da energia.