Calculadora de energía cinética, energía potencial, trabajo y potencia
Calculadora de energía cinética, en resumen: Ec = ½ · m · v². Un coche de 1000 kg a 50 km/h (13,9 m/s) tiene unos 96 kJ, lo mismo que si cayera desde 9,8 m. Como la velocidad va al cuadrado, duplicarla cuadruplica la energía.
Ejemplo: ¿Qué quieres calcular: Energía cinética (masa, velocidad) · Masa m 1000 kg · Velocidad v 50 · Unidad: km/h → Resultado: Ec = 96.450 J (96,45 kJ). Fuente: OpenStax, OpenStax University Physics Vol. 1, 7.2 Kinetic Energy and 8.1 Potential Energy of a System. Actualizado: .
Cómo se calcula
Fórmula de la energía cinética
La energía cinética de un cuerpo de masa m que se mueve a velocidad v es
Ec = ½ · m · v² · despejando: v = √(2 · Ec / m)
Unidades: masa en kg, velocidad en m/s y energía en julios (1 J = 1 kg·m²/s²). Los km/h se pasan a m/s dividiendo entre 3,6.
Ejemplo resuelto
- Coche: m = 1000 kg, v = 50 km/h = 13,89 m/s
- Ec = ½ · 1000 kg · (13,89 m/s)² = 96 451 J ≈ 96,5 kJ
- A 100 km/h: 385,8 kJ, cuatro veces más; por eso la distancia de frenado crece con el cuadrado de la velocidad.
Las demás fórmulas básicas
| Magnitud | Fórmula | Unidad |
|---|---|---|
| Energía potencial gravitatoria | Ep = m · g · h | J |
| Trabajo de una fuerza constante | W = F · d · cos α | J = N·m |
| Potencia | P = W / t | W = J/s |
| Fuerza (2.ª ley de Newton) | F = m · a | N = kg·m/s² |
g es la gravedad estándar, 9,806 65 m/s² (NIST/CODATA). En el trabajo solo cuenta la componente de la fuerza en la dirección del movimiento: a 60° es la mitad y a 90° el trabajo es nulo.
Conservación de la energía
Sin rozamiento, la energía potencial se convierte por completo en cinética: m · g · h = ½ · m · v², de modo que v = √(2 · g · h) y la masa se simplifica. Por eso la calculadora muestra la altura de caída equivalente. Conversiones: 1 Wh = 3600 J, 1 kcal = 4184 J (NIST SP 811).
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la energía cinética?
Ec = ½ · m · v², con la masa en kg y la velocidad en m/s. Ejemplo: 80 kg a 5 m/s = ½ · 80 · 25 = 1000 J.
¿Cómo se calcula la velocidad a partir de la energía cinética?
Se despeja v: v = √(2 · Ec / m). Con 1000 J y 80 kg sale √(2000 / 80) = 5 m/s.
¿Cuál es la fórmula para calcular el trabajo en física?
W = F · d · cos α. Empujar una caja con 100 N durante 10 m en el sentido del movimiento requiere 1000 J.
¿Cómo se calcula el trabajo mecánico con la energía?
Según el teorema de las fuerzas vivas, el trabajo neto es igual a la variación de energía cinética: W = ½ · m · v₂² − ½ · m · v₁².
¿Qué diferencia hay entre trabajo y potencia?
La potencia es el trabajo por unidad de tiempo: P = W / t. 1000 J en 10 s son 100 W; el mismo trabajo en 2 s son 500 W.
Fuentes y base legal
- OpenStax: OpenStax University Physics Vol. 1, 7.2 Kinetic Energy and 8.1 Potential Energy of a System
- CODATA: NIST CODATA – standard acceleration of gravity g_n = 9.806 65 m/s² (exact)
- NIST SP 811 App. B.9: NIST SP 811 – Guide for the Use of the SI, Appendix B.9: calorie (thermochemical) = 4.184 J, watt hour = 3600 J
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