 | ÁREA: FISICA | GRADO: 10° |
DOCENTE: ENAIDO MALDONADO POLO | CORREO: matematica. ceqa@gmail.com | |
FECHA: DEL 16 DE AGOSTO DEL 2024 | PERIODO: TERCERO | |
VALOR: RESPONSABILIDAD | FRASE: "SOMOS INTEGRALES ASI NOS HIZO DIOSQUERIDOS AMIGOS OFRECE ESTA OPCION EDUCACION EN SABERES,VALOR Y FORMACION BUSCANDO EN NOSOTRO SIEMPRE LO MEJOR" |
FECHA: DEL 16 DE AGOSTO DEL 2024
GRADO: 10°
TEMA: ENERGIA CINETICA
SUBTEMA: ENERGIA CINETICA (PROBLEMAS)
LOGRO. Reconoce la mecánica clásica y plantea problemas del movimiento
Energía Cinética: Qué es, Fórmula, Tipos y Ejemplos
La energía cinética es una forma de energía que se produce cuando un objeto, sustancia o partícula está en movimiento. Esta energía depende principalmente de la velocidad del objeto, además de su masa. Por ejemplo, cuando corremos, nuestro cuerpo está en movimiento, por lo que produce energía cinética.
La energía cinética suele abreviarse con las letras "Ec" o "Ek", y se puede expresar con la siguiente fórmula:
Abajo explicamos cada término y las unidades utilizadas según el Sistema Internacional:
- Ec: es la energía cinética medida en Joules o Julios, J.
- m: es la masa del cuerpo en movimiento, medida en kilogramos, kg.
- v: es la velocidad del cuerpo, medida en metros por segundo, m/s. Como este término se eleva al cuadrado (v2), las unidades finales son m2/s2.
- La ecuación se divide por 2, puesto que la fórmula de la energía cinética es el resultado de derivar e integrar la fórmula de la Segunda Ley de Newton (Fuerza = Masa · Aceleración) en la fórmula del trabajo (Trabajo = Fuerza · Desplazamiento).
La energía cinética está ligada a otros conceptos de la física como el trabajo y la fuerza. El objeto, al estar en movimiento, origina un trabajo y fuerza determinados. Por ejemplo, si la energía cinética origina fuerza suficiente, el objeto podrá deformar o desplazar a otro.
Un objeto en movimiento puede regresar a su estado inicial o alcanzar un estado de reposo si actúa sobre él otra fuerza. El trabajo originado por la fuerza externa contrarresta la de la energía cinética del objeto. Por ejemplo, una rueda que baja por una pendiente hasta chocarse con una pared. La pared aplica una fuerza mayor sobre la rueda, por lo que esta dejará de moverse, reduciendo a cero su energía cinética.
Asimismo, un objeto genera energía cinética y/o potencial. Cuando el objeto está en reposo, la energía cinética es cero, mientras que la potencial es máxima. Si el objeto está en movimiento y no hay ninguna otra fuerza actuando sobre él, genera energía cinética, pero no energía potencial. Finalmente, un objeto moviéndose dentro de un campo gravitatorio siempre genera energía cinética y potencial.
Tipos de energía cinética y ejemplos
Hay tres tipos de energía cinética: la de traslación, rotación y vibración.
La energía cinética de traslación se presenta cuando un objeto se desplaza de un punto a otro. Al moverse en una dirección, la aceleración aplicada sobre la masa del objeto se traduce en energía cinética. Algunos ejemplos son la acción de caminar, conducir un vehículo por la autopista o la caída de objetos.
La energía cinética de rotación se presenta cuando un objeto gira sobre sí mismo. Aunque no hay desplazamiento, parte del objeto acelera alrededor de un eje, lo que genera energía cinética. Ejemplos de esto son el movimiento de los discos en lectores, el yo-yo y el movimiento de las aspas de un molino debido al viento.
La energía cinética de vibración se presenta cuando las partículas oscilan alrededor de un punto de equilibrio. Algunos ejemplos son la vibración del móvil, el movimiento de las cuerdas de una guitarra o la vibración molecular.
Además, la energía cinética se puede representar en otros tipos según el efecto o tipo de energía que generan. Estos son:
- Energía mecánica: el movimiento de los objetos y su interacción física con otros produce un movimiento mecánico, fruto de la energía cinética y potencial. Un ejemplo de esto es cuando golpeamos una pelota. La energía cinética de nuestro pie se traslada a la pelota, produciéndose energía mecánica en forma de desplazamiento.
- Energía térmica: la vibración y movimiento de las partículas de una sustancia desprende calor, es decir, energía térmica. Dependiendo del estado de agregación de la materia (sólido, líquido o gas), la energía térmica será mayor o menor.
- Energía eléctrica: los electrones, al moverse por un circuito eléctrico, generan electricidad a partir de su energía cinética y potencial.
- Energía sonora: es un tipo de energía mecánica que resulta de la oscilación o vibración de partículas en forma de ondas. Esta oscilación genera ondas sonoras que el oído puede captar.
Ejemplos de ejercicios usando la fórmula de la energía cinética
Ejercicio 1
Un objeto A de 58 kilogramos de masa se mueve a 15 metros por segundo, mientras que un objeto B de 20 kilogramos de masa se mueve a 26 metros por segundo. ¿Cuál de los dos objetos genera mayor energía cinética?
Para descubrirlo, calculemos primero la energía cinética del objeto A:
A continuación, calculemos la energía cinética del objeto B:
Al comparar ambas cifras, podemos concluir que el objeto B genera mayor energía cinética que el objeto A. La velocidad de un objeto, al elevarse al cuadrado en la fórmula, tiene mayor impacto en la energía cinética que la masa.
Ejercicio 2
Imaginemos que un jugador de bolos lanza una bola de 14 kilogramos de masa. Cuando la bola choca con los bolos o pines, se detecta una energía cinética de 448 Joules. ¿A qué velocidad se desplazaba la bola antes de chocar?
Si reemplazamos los términos de la ecuación, tenemos:
Si despejamos la velocidad en la fórmula, tenemos:
Por lo tanto, la bola se desplazaba a 8 metros por segundo antes de chocar con los bolos o pines. Recuerda que 1 Joule equivale a 1 (kg·m2)/s2.
Fórmula de la Energía Cinética
Para poder relacionar la fórmula de la energía cinética, es necesario observar que variables influyen en la fórmula:
Donde:
Ec = Energía cinética (medida en Joules) -> J
m = masa del objeto (medida en kg)
v = velocidad del objeto (medida en m/s)
Ejercicios Resueltos de la Energía Cinética
Así como en la energía potencial realizamos ejemplos resueltos, haremos lo mismo con la energía cinética, es momento de comenzar!
Solución:
Lo primero que haremos para resolver este ejemplo será anotar nuestros datos:
Datos:
Ec = ?
m = 0.006 kg
v = 510 m/s
Aplicaremos la fórmula:
Solución:
Observemos que en este ejemplo no nos proporcionan la masa del balón, pero si su peso. Entonces a partir de la fórmula del peso podemos nosotros encontrar la masa, por lo que haremos el despeje de la fórmula:
Solución:
Para este ejercicio, basta con solo anotar los datos:
Datos:
Ec = 1000 J
v = 19 m/s
m = ?
Recordar que la fórmula está directamente colocada para calcular la energía cinética, más no la masa, por lo que tendremos que despejar:
RESUELVE LOS SIGUIENTES PROBLEMAS.
Problema 1.- Un auto con masa de 1400 kg parte del reposo con movimiento uniforme acelerado hasta alcanzar una velocidad de 80 km/h. Determine la energía cinética del auto.
Problema 2.- Calcular la energía cinética de un automóvil compacto de 1340 kg que viaja a 145 km/h ¿cuánto cambia la energía, si el conductor reduce la velocidad de 145 km/h a 80 km/h ?.
No hay comentarios.:
Publicar un comentario