BLOQUE 4. Energía

3. Energía

3.1. Energía cinética y trabajo

Hasta aquí mencionamos muchas situaciones donde aparece la energía asociada al movimiento, como atletas corriendo o autos desplazándose.

 El movimiento en sí representa una forma de energía y se la conoce como energía cinética.

Ya explicamos que cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo que provoca un desplazamiento del mismo, se está realizando un trabajo. Este trabajo indica que se ha transferido al cuerpo una cierta cantidad de energía, lo que provoca que el cuerpo se mueva y adquiera cierta velocidad. 

 Pensemos en un juego de bowling: 

¿Alcanzarán la misma velocidad dos bolas de diferente tamaño y masa, lanzadas del mismo modo (es decir, aplicando la misma fuerza a lo largo de una misma distancia)? Intuitivamente podríamos decir que la más liviana logrará mayor velocidad. Si sobre ambas aplicamos la misma fuerza, estamos realizando el mismo trabajo y por lo tanto tendrán la misma energía cinética. 

Bien, la energía cinética (Ec) se puede describir mediante la siguiente ecuación: 

Ec = 1/2 . m . v2

donde m es la masa del cuerpo y v la velocidad que este alcanza.

Así vemos que, para una misma energía cinética, a menor masa mayor velocidad.

El movimiento es una forma de energía porque puede realizarse un trabajo a partir de él. En nuestro ejemplo la energía cinética de la bola lanzada se transfiere a los bolos cuando los impacta, lo que provoca que estos caigan.

Esta es una forma de poner en evidencia la energía que lleva un cuerpo por estar en movimiento: cuando éste impacta contra algo, por ejemplo, contra un muro. En el impacto, el cuerpo transferirá su energía cinética al muro, y realizará un trabajo sobre él que puede ser capaz de hacerlo vibrar, producir grietas o directamente demolerlo. El impacto será mayor cuanto más energía cinética tenga el cuerpo. ¿Recuerdan la caída del coyote por el precipicio en el video del BLOQUE 3?

Para dos cuerpos de igual masa, tener más velocidad significa tener más energía cinética, es decir, un cuerpo que se mueve más rápido posee más energía cinética. Comparando dos bolas de igual tamaño y masa, tendrá  mayor energía cinética aquella que logre mayor velocidad.

Ya vimos que la energía cinética depende de la velocidad, pero también depende de la masa. Comparemos ahora una bicicleta con un camión que se mueven a la misma velocidad. ¿Cuál les parece que le va a transferir a un muro más energía si impacta con él? Claramente el camión. El camión tiene mayor energía cinética que la bicicleta, no porque tenga mayor velocidad sino porque su masa es mayor. Es decir, que a igual velocidad, el cuerpo de de mayor masa tendrá mayor energía cinética.

Ahora bien, aunque la energía cinética depende tanto de la velocidad como de la masa, la dependencia de la velocidad es más fuerte que de la masa. Esto hace que si comparamos dos cuerpos que se mueven a la misma velocidad uno con el doble de masa que el otro, podemos decir que el de mayor masa tiene el doble de energía cinética. En cambio, si comparamos dos cuerpos con la misma masa pero uno con el doble de velocidad que el otro, el más veloz tiene el cuádruple de energía cinética. Esto se observa en la expresión matemática de la energía cinética, donde la velocidad está elevada al cuadrado:

Ec = ½ . m . v2 = ½ . m . v . v

La unidad con la que se expresa la energía cinética son los Joules (J).

 

¿Qué es un cuerpo en Física?

En Física, un cuerpo es conocido también como objeto físico, y se caracteriza por tener masa, peso y volumen.