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La energía cinética es aquella que poseen todos los cuerpos u objetos cuando están en movimiento.
La sociedad moderna depende de la energía para su correcto funcionamiento, ya que a través de su aprovechamiento se pueden efectuar un sinfín de actividades que mejoran nuestra calidad de vida y permiten el desarrollo económico de los países industriales o emergentes. Una de las tipologías más conocidas es la energía cinética, cuyo proceso de transformación está destinado a la generación de electricidad y a otras necesidades técnicas asociadas al mundo del transporte.
La energía cinética es uno de los pilares de la mecánica que, a su vez, es una de las ramas de la física. Por lo tanto, estudiar el Grado en Física es fundamental para conocer en profundidad este concepto, así como para adquirir conocimientos matemáticos y habilidades en computación, electrónica o en diseño de automatismos. También para quienes quieran trabajar este conocimiento teórico en el aula como docente. En este sentido, la formación adquirida en el Máster en Didáctica de Física y Química en Educación Secundaria online de UNIR será la mejor aliada.
Tipos de energía cinética
La energía cinética es aquella energía que poseen todos los cuerpos u objetos debido a su movimiento. De este modo, si un objeto está en reposo, su energía cinética es cero. Los tipos de energía cinética que existen son dos:
Energía cinética de traslación
Se refiere a la energía que contiene un objeto como resultado de su movimiento de traslación, es decir, en el momento en el que se desplaza de un punto a otro sin que gire sobre sí mismo.
Algunos ejemplos serían los siguientes: un coche en movimiento, una persona corriendo, un ave volando o el lanzamiento de una pelota.
Energía cinética de rotación
Se refiere a la energía que desprende un objeto debido a su movimiento de rotación efectuado sobre un eje fijo.
Ejemplos muy característicos de esta tipología serían los discos de vinilo girando en un tocadiscos, las pelotas lanzadas o pateadas con efecto, o una rueda de un vehículo que gira cuando se produce su desplazamiento.
Ejemplos de energía cinética
Como se ha podido evidenciar en el apartado anterior, se pueden encontrar numerosos ejemplos de energía cinética en la vida cotidiana:
- Pedalear en una bicicleta
- Correr
- Lanzar una pelota
- Patinar
- Deslizar una bola de billar
- Saltar de un trampolín
No obstante, en estos casos no se está aprovechando esa energía para generar electricidad o destinarla a otros usos o aplicaciones industriales.
Usos de la energía cinética
La energía cinética se puede aprovechar de diversas formas que incluyen varias modalidades de energías renovables: la energía eólica y la hidroeléctrica. En el primer caso, los aerogeneradores aprovechan la energía cinética del viento para que las hélices giren y, a su vez, muevan el generador eléctrico. En el segundo, las centrales hidroeléctricas emplean la energía cinética del agua para girar las turbinas y generar, de este modo, electricidad.
En la industria, las antiguas máquinas de vapor convertían la energía cinética generada a partir del movimiento del vapor en energía mecánica para desplazar toda clase de máquinas. Otro ejemplo muy ilustrativo serían los molinos de viento, que aprovechan la energía cinética del viento para moler el grano o bombear agua.
En el ámbito del transporte, destacan los sistemas de frenado regenerativo que ostentan los vehículos eléctricos o híbridos, ya que utilizan la energía cinética desprendida durante el frenado para recargar las baterías. Algo similar ocurre con los trenes de alta velocidad, que también aprovechan la energía cinética producida durante el frenado para alimentar los sistemas auxiliares de los ferrocarriles.
Aquellas personas que busquen desarrollarse profesionalmente en el ámbito de la ingeniería mecánica o civil, biomecánica, energías renovables o astrofísica, requieren de la base teórica que ofrece estudiar física. Después, será necesaria la especialización, que se puede adquirir gracias a posgrados como el Máster en Mecánica de Fluidos Computacional (CFD) online, el Máster en Astronomía y Astrofísica online o el Máster en Energías Renovables online, todos ellos de UNIR.
En qué se mide la energía cinética y otras cuestiones clave
La energía cinética, según el Sistema Internacional de Unidades, se mide en julios (J). Otras características clave de esta tipología energética incluyen los siguientes aspectos:
- La energía cinética es proporcional a la masa del cuerpo y al cuadrado de su velocidad. Cuanto mayor sea la masa y la velocidad del cuerpo, mayor será la energía cinética que desprenda.
- Siguiendo las propiedades básicas de la energía (se transforma, se conserva y no se destruye), la energía cinética se puede transformar en otros tipos de energía (mecánica, química, potencial), siempre y cuando se produzca movimiento por parte de un cuerpo u objeto.
- Cuando un objeto o cuerpo permanece en reposo la energía cinética que desprende es nula. Solo empezará a emitir este tipo de energía cuando el objeto en cuestión comience a moverse.
¿Cómo se realiza el cálculo de la energía cinética?
Para calcular la energía cinética de un cuerpo u objeto, se emplea la fórmula que fue elaborada por el físico alemán Gustav Kirchhoff en 1849. Esta se expresa de la siguiente manera:
Donde sería la energía cinética del cuerpo; , la masa del cuerpo; y, , la velocidad del objeto expresada en m/s. El resultado se mediría en julios. De esta forma, si un camión circula a 90 km/h y su peso es de 2.000 kg, primero habría que convertir la velocidad de km/h a m/s. Para ello, multiplicamos los km/h x 1000 para obtener los metros y dividimos entre 3.600, que son los segundos que equivalen a una hora.
Por lo tanto, la velocidad sería de 25 m/s. Con el resultado obtenido, podemos efectuar el resto del cálculo: Ec = x 2000 x , lo que se traduce en Ec = x 2000 kg x 625 m/s. Por último, se efectúa la operación y el resultado es de 625.000 Julios.
En definitiva, la energía cinética es una de las muchas energías que existen y pueden ser aprovechadas para fomentar el desarrollo económico de las sociedades modernas. Los ejemplos expuestos y las industrias en las que es posible canalizar el movimiento a través de hélices, turbinas o vapor son solo algunos de los medios posibles para ejercitar una correcta gestión energética.
