Ejemplos de energía cinética en la vida cotidiana

Algunos ejemplos de energía cinética de la vida cotidiana pueden ser el movimiento de una montaña rusa, una pelota o un automóvil. La energía cinética es la energía que posee un objeto cuando está en movimiento y su velocidad es constante.

Se define como el esfuerzo que se necesita para acelerar un cuerpo con una masa determinada, haciéndolo pasar del estado de reposo a un estado en movimiento. En la medida en que la masa y la velocidad de un objeto sean constantes, también lo será su aceleración. De esta manera, si la velocidad cambia, también lo hará el valor correspondiente a la energía cinética.

Cuando se quiere detener el objeto en movimiento, es necesario aplicar una energía negativa que contrarreste el valor de la energía cinética que dicho objeto trae. La magnitud de esta fuerza negativa debe ser igual a la de la energía cinética para que el objeto pueda detenerse.

El coeficiente de energía cinética suele abreviarse con las letras T, K o E (E- o E+ dependiendo del sentido de la fuerza). La expresión “energía cinética” fue acuñada por William Thomson (Lord Kevin) en 1849.

Del estudio de la energía cinética se deriva el estudio del movimiento de los cuerpos en dirección horizontal y vertical (caídas y desplazamiento). También se han analizado los coeficientes de penetración, velocidad e impacto.

Ejemplos de energía cinética

La energía cinética y la potencial engloban la mayoría de las energías listadas por la física (nuclear, gravitacional, elástica, electromagnética, entre otras). 

• Cuerpos esféricos. Cuando dos cuerpos esféricos se mueven a la misma velocidad, pero cuentan con diferente masa, el cuerpo de mayor masa desarrollará un mayor coeficiente de energía cinética. Este es el caso de dos canicas de diferente tamaño y peso. La aplicación de la energía cinética también puede observarse cuando se hace el lanzamiento de una pelota para que esta llegue a las manos de un receptor. La pelota pasa de un estado de reposo a un estado de movimiento, donde adquiere un coeficiente de energía cinética, que es llevado a cero una vez es atrapada por el receptor.
• Montaña rusa. Cuando los vagones de una montaña rusa se encuentran en la cima, su coeficiente de energía cinética es igual a cero, pues estos vagones se encuentran en reposo. Una vez son atraídos por la fuerza de gravedad, comienzan a desplazarse a toda velocidad durante el descenso. Esto implica que la energía cinética irá aumentando gradualmente conforme aumenta la velocidad. Cuando hay un mayor número de pasajeros dentro del vagón de la montaña rusa, el coeficiente de energía cinética será mayor, siempre que la velocidad no disminuya. Esto se debe a que el vagón tendrá una masa mayor. En la siguiente imagen se puede apreciar cómo ocurre la energía potencial al subir la montaña y la energía cinética al bajarla:

• Bola de béisbol. Cuando un lanzador de béisbol sostiene la pelota previamente al lanzamiento, esta se encuentra en reposo. No obstante, una vez la pelota es lanzada, esta gana energía cinética gradualmente y en poco tiempo para poder desplazarse de un lugar a otro (desde el punto del lanzador hasta las manos del receptor).
• Automóviles. Un automóvil que se encuentra en reposo cuenta con un coeficiente energético equivalente a cero. Cuando el vehículo acelera, su coeficiente de energía cinética comienza a aumentar, de tal forma que, en la medida en la que hay más velocidad, habrá más energía cinética.
• Ciclismo. Cuando un ciclista comienza a pedalear, la energía cinética aumenta. Es así como a mayor velocidad, mayor será la energía cinética. Una vez llegado el momento en el que debe frenar, el ciclista tendrá que disminuir la velocidad y ejercer fuerzas opuestas para desacelerar la bicicleta y ubicarse nuevamente en un coeficiente de energía igual a cero.
• Boxeo e impacto. Un ejemplo de la fuerza del impacto que se deriva del coeficiente de energía cinética se evidencia durante un combate de boxeo. Ambos contrincantes pueden tener la misma masa, pero uno de ellos puede ser más rápido en los movimientos. De esta manera, el coeficiente de energía cinética será más alto en aquel que tenga una mayor aceleración, garantizando un mayor impacto y potencia en el golpe.
• Apertura de puertas en la Edad Media. Al igual que el boxeador, el principio de la energía cinética era comúnmente utilizado durante la Edad Media, cuando se impulsaban pesados arietes para abrir las puertas de los castillos. En la medida en la que el ariete era impulsado a mayor velocidad, mayor era el impacto proporcionado.
• Caída de una piedra o desprendimiento. Desplazar una piedra cuesta arriba de una montaña requiere fuerza y destreza, especialmente cuando la piedra tiene una gran masa. Sin embargo, el descenso de la misma piedra por la ladera será rápido gracias a la fuerza que ejerce la gravedad sobre su cuerpo. De esta manera, en la medida en la que aumenta la aceleración, aumentará el coeficiente de energía cinética. Mientras la masa de la piedra sea mayor y la aceleración sea constante, el coeficiente de energía cinética será proporcionalmente mayor.
• Caída de un jarrón. Cuando un jarrón se cae de su lugar, pasa de estar en estado de reposo al movimiento. Conforme la gravedad ejerce su fuerza, el jarrón comienza a ganar aceleración y va acumulando energía cinética gradualmente dentro de su masa. Esta energía se libera cando el jarrón choca contra el suelo y se rompe.
• Persona en patineta. Cuando una persona que monta una patineta se encuentra en estado de reposo, su coeficiente de energía será igual a cero. Una vez emprende un movimiento, su coeficiente de energía cinética irá aumentando gradualmente. De igual manera, si la persona tiene una gran masa o su patineta es capaz de ir a una mayor velocidad, su energía cinética será mayor.

• Balanceo de bolas de acero. Si se balancea una bola dura hacia atrás y se suelta para que colisione con la siguiente bola, se moverá la que se encuentra en el extremo opuesto, si se realiza el mismo procedimiento, pero se toman dos bolas y se sueltan, en el otro extremo se balancearán dos bolas también. Este fenómeno se conoce como colisión casielástica, en donde la pérdida de energía cinética producida por las esferas en movimiento y su choque entre ellas es mínima.

• Péndulo simple. Un péndulo simple se entiende como una partícula de masa que se encuentra suspendida desde un punto fijo con un hilo de cierta longitud y masa despreciable, que inicialmente está en posición de equilibrio, perpendicular a la Tierra. Cuando esta partícula de masa es desplazada a una posición distinta a la inicial, y se suelta, el péndulo empieza a oscilar, transformando la energía potencial en energía cinética cuando se cruza con la posición de equilibrio.

• Elástico. Al estirar un material flexible, este almacenará toda la energía en forma de energía mecánica elástica. Si este material es cortado en uno de sus extremos, toda la energía almacenada se transformará en energía cinética que pasara al material y luego al objeto que se encuentre en el otro extremo, provocando que el mismo se mueva.

• Caída de agua. Cuando el agua cae y forma cascadas es a causa de la energía mecánica potencial, que se genera por la altura, y a la energía cinética debido al movimiento de la misma. De igual forma, cualquier corriente de agua como ríos, mares o agua corriendo libera energía cinética.

• Velero. El viento o aire en movimiento genera energía cinética, que es usada para impulsar los botes veleros. Si la cantidad de viento que llega hasta la vela es mayor, el velero tendrá más velocidad.

Referencias

1. What is kinetic energy? Recuperado de khanacademy.org.
2. Energy on the move. Recuperado de bbc.co.uk.
3. Kinetic Energy. Recuperado de physicsclassroom.com.
4. Examples of Kinetic Energy. Recuperado de tech-faq.com.
5. Lucas, J. What Is Kinetic Energy? Recuperado de livescience.com.