La relación entre Velocidad y Energía

Un sentido intuitivo

Todos hemos observado diversos fenómenos físicos todos los días desde que éramos jóvenes. Con el tiempo, desarrollamos un sentido intuitivo de cómo se comportan las cosas y aprendemos a actuar en consecuencia. En otras palabras, si viéramos una vaca que pudiera volar, ¡nos sorprenderíamos mucho e incluso buscaríamos la ayuda de un psiquiatra! Nuestro mundo se comporta de acuerdo con un conjunto de leyes físicas que se convierten en parte de nuestra percepción del mundo. Ya sea que nos demos cuenta o no, la relación entre velocidad y energía es un ejemplo de esto. En el fondo, sabemos que cuanto más rápido va algo, más energía utiliza.

¿Cómo se relaciona la energía con la velocidad?

La energía cinética está directamente relacionada con la velocidad por la ecuación K _E = mv ², donde:

K _E = Energía cinética

m = masa del objeto en movimiento

v = velocidad del objeto en movimiento

De esta ecuación se desprende que la energía cinética es directamente proporcional a la velocidad y a la masa de un objeto en movimiento. En otras palabras, cuando la masa o la velocidad aumentan, también lo hace la energía cinética. La ecuación utiliza la palabra «velocidad» en lugar de «rapidez», pero la diferencia entre ambas es que la velocidad es escalar, mientras que la velocidad es un vector. Esto significa que la velocidad es la velocidad a la que el objeto se mueve a lo largo de su trayectoria, pero no se indica ninguna dirección. Sin embargo, con la velocidad se da una dirección además de la velocidad. Sin embargo, cuando hablamos de la relación entre velocidad y energía, la proporción directa sigue siendo la misma. En pocas palabras, significa que cuanto más rápido va algo, más energía tiene.

Además, vemos que la energía cinética varía con el cuadrado de la velocidad. Por eso las colisiones de automóviles a alta velocidad son tan peligrosas. Si un automóvil choca contra un árbol a 80 km/h, el choque liberará cierta energía y causará daños tanto al automóvil, al árbol y al conductor. Pero, si el automóvil choca contra el árbol al doble de esa velocidad (160 km/h), la energía del choque se cuadriplica y se producen muchos más daños.

Ejemplos de la vida real

Hay muchos ejemplos reales que vemos todos los días sobre cómo se relacionan la velocidad y la energía. Intuitivamente, sabemos por experiencia propia que si algo grande que se mueve rápido viene hacia nosotros, sería inteligente apartarnos de su camino.

Automóviles

Cada vez que vemos la televisión en horario de máxima audiencia, vemos cientos de anuncios de abogados que acudirán a tu rescate si alguna vez sufres un accidente de coche, camión o motocicleta. Sin embargo, por lo general, lo que más les entusiasma es que un coche sea golpeado por un camión. ¿Por qué? Simplemente porque un camión tiene mucha masa, lo que significa que la cantidad de energía cinética disipada en un accidente de camión es mucho mayor que la de un accidente de coche, especialmente si van a exceso de velocidad. Como resultado, los accidentes de camión causan más daños y lesiones mucho más graves al conductor del coche. ¡Esto significa grandes acuerdos y más dinero para los abogados!

Bola en movimiento

Cualquiera que haya visto un partido de béisbol habrá visto cómo un bate golpea una pelota y ésta viaja por el aire a una determinada velocidad. Cuanto más fuerte se golpea la pelota, más rápido se desplaza y mayor será el impacto si choca con algo que se encuentra en su camino, ya que la velocidad y la masa determinan su energía cinética.

Turbina eólica

Como hemos dicho, la energía es la capacidad de realizar trabajo o calentar objetos y puede cambiar de forma. Cuando sopla el viento, tiene energía cinética. Una turbina eólica captura esta energía y la convierte en energía eléctrica que puede iluminar una casa o hacer funcionar una red eléctrica. La energía eólica puede funcionar a pequeña o gran escala, enviando la electricidad generada por la turbina a una subestación que se conecta a la red. Las palas de la turbina funcionan como el ala de un avión, ya que la fuerza de sustentación del viento hace girar un rotor (conectado a un generador). Y todo es limpio y renovable.

Energía hidroeléctrica

El agua que se encuentra en lo alto de un acantilado tiene mucha energía potencial porque la fuerza de la gravedad puede hacer que fluya rápidamente hacia abajo. Cuando lo hace, como en el caso de una cascada, su energía potencial se convierte en energía cinética. Este es el principio en el que se basa la energía hidroeléctrica, en la que se construyen presas para recoger agua en un embalse. Luego, el agua se libera hacia abajo de forma controlada y la energía cinética creada por el flujo descendente se utiliza para hacer girar turbinas que generan electricidad.

Resumen de la lección

La energía es la «capacidad de realizar trabajo o calentar objetos» y se conserva y puede cambiar de forma. Las diversas formas de energía se pueden clasificar en dos categorías principales, que son la energía cinética y la energía potencial. La energía cinética es la energía del movimiento, mientras que la energía potencial es la energía de la posición o energía almacenada. La energía cinética está relacionada con la velocidad como se muestra en la ecuación K _E = mv ², donde K _E = energía cinética, m = masa del objeto en movimiento y v = su velocidad. La energía cinética es directamente proporcional a la velocidad.

Algunos ejemplos de la vida real de cómo se relacionan la velocidad y la energía incluyen:

• Automóviles: Una colisión entre automóviles o camiones disipa la energía cinética y causa daños.
• Pelota en movimiento: Cuanto más rápido se golpea, mayor es su impacto.
• Turbina eólica: La energía eólica puede generar electricidad.
• Energía hidroeléctrica: La energía cinética del agua que cae puede generar electricidad.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador