[2022] Energía cinética y potencial: diferencia y comparación {DHtrust.org}

Energía cinética es la energía que posee un cuerpo en virtud de su movimiento. Energía potencial es la energía que posee un cuerpo en virtud de su posición o estado. Mientras que la energía cinética de un objeto es relativa al estado de otros objetos en su entorno, la energía potencial es completamente independiente de su entorno. Por tanto, la aceleración de un objeto no es evidente en el movimiento de un objeto, donde otros objetos en el mismo entorno también están en movimiento. Por ejemplo, una bala que pasa zumbando a una persona que está de pie posee energía cinética, pero la bala no tiene energía cinética con respecto a un tren que se mueve a su lado.

Gráfica comparativa

Cuadro comparativo de energía cinética versus energía potencial
	Energía cinética	Energía potencial
Definición	La energía de un cuerpo o un sistema con respecto al movimiento del cuerpo o de las partículas en el sistema.	La energía potencial es la energía almacenada en un objeto o sistema debido a su posición o configuración.
Relación con el medio ambiente	La energía cinética de un objeto es relativa a otros objetos en movimiento y estacionarios en su entorno inmediato.	La energía potencial no es relativa al entorno de un objeto.
Transferibilidad	La energía cinética se puede transferir de un objeto en movimiento a otro, digamos, en colisiones.	La energía potencial no se puede transferir.
Ejemplos de	Agua que fluye, como al caer de una cascada.	Agua en lo alto de una cascada, antes del precipicio.
Unidad SI	Julio (J)	Julio (J)
Factores determinantes	Velocidad / velocidad y masa	Altura o distancia y masa

Interconversión de energía cinética y potencial

los La ley de conservación de la energía establece que la energía no se puede destruir sino que solo se puede transformar de una forma a otra. Tomemos un ejemplo clásico de un péndulo simple. A medida que el péndulo oscila, el cuerpo suspendido se mueve más alto y, debido a su posición, la energía potencial aumenta y alcanza un máximo en la parte superior. Cuando el péndulo comienza su oscilación descendente, la energía potencial almacenada se convierte en energía cinética.

Cuando un resorte se estira hacia un lado, ejerce una fuerza en el otro lado para que pueda volver a su estado original. Esta fuerza se llama fuerza restauradora y actúa para llevar los objetos y sistemas a su posición de bajo nivel de energía. La fuerza requerida para estirar el resorte se almacena en el metal como energía potencial. Cuando se suelta el resorte, la fuerza de restauración convierte la energía potencial almacenada en energía cinética.

Cuando se levanta cualquier masa, la fuerza gravitacional de la tierra (y la fuerza restauradora en este caso) actúa para hacerla descender. La energía necesaria para levantar la masa se almacena como energía potencial debido a su posición. A medida que se cae la masa, la energía potencial almacenada se convierte en energía cinética.

Etimología

La palabra «cinética» se deriva de la palabra griega kinesis, que significa «movimiento». Los términos «energía cinética» y «trabajo», tal como se entienden y utilizan hoy en día, se originaron en el siglo XIX. En particular, se cree que la «energía cinética» fue acuñada por William Thomson (Lord Kelvin) alrededor de 1850.

El término «energía potencial» fue acuñado por William Rankine, un físico e ingeniero escocés que contribuyó a una variedad de ciencias, incluida la termodinámica.

Tipos de energía cinética y energía potencial

La energía cinética se puede clasificar en dos tipos, según el tipo de objetos:

Energía cinética traslacional
Energía cinética rotacional

Los cuerpos rígidos no giratorios tienen movimiento rectilíneo. Por tanto, la energía cinética de traslación es la energía cinética que posee un objeto que se mueve en línea recta. La energía cinética de un objeto está relacionada con su momento (producto de la masa y la velocidad, p = mv donde m es la masa yv es la velocidad). La energía cinética está relacionada con el momento a través de la relación E = p ^ 2 / 2m y, por lo tanto, la energía cinética de traslación se calcula como E = ½ mv ^ 2. Los cuerpos rígidos que giran a lo largo de su centro de masa poseen energía cinética rotacional. La energía cinética de rotación de un cuerpo en rotación se calcula como la energía cinética total de sus diferentes partes móviles. Los cuerpos en reposo también tienen energía cinética. Los átomos y moléculas que contiene están en constante movimiento. La energía cinética de tal cuerpo es la medida de su temperatura.

La energía potencial se clasifica según la fuerza de restauración aplicable.

Energía potencial gravitacional – energía potencial de un objeto que está asociada con la fuerza gravitacional. Por ejemplo, cuando se coloca un libro sobre una mesa, la energía necesaria para levantar el libro del suelo y la energía que posee el libro debido a su posición elevada sobre la mesa es energía potencial gravitacional. Aquí la gravedad es la fuerza restauradora.

Energía potencial elástica – la energía que posee un cuerpo elástico como el arco y la catapulta cuando se estira y deforma en una dirección es energía potencial elástica. La fuerza restauradora es la elasticidad que actúa en la dirección opuesta.

Energía potencial química – la energía relacionada con la disposición de átomos y moléculas en una estructura es energía potencial química. La energía química que posee una sustancia debido al potencial que tiene para sufrir un cambio químico al participar en una reacción química es la energía potencial química de la sustancia. Cuando se usa combustible, por ejemplo, la energía química almacenada en el combustible se convierte para producir calor.

Energía potencial eléctrica – la energía que posee un objeto en virtud de su carga eléctrica es energía potencial eléctrica. Hay dos tipos: energía potencial electrostática y energía potencial electrodinámica o energía potencial magnética.