La energía cinética es la energía del movimiento — la capacidad de un objeto en movimiento para realizar trabajo. Esta calculadora la calcula a partir de la masa y la rapidez, resuelve la misma ecuación al revés para la masa o la velocidad, y reporta el momento junto con ella. A continuación se explica cómo funciona la fórmula, por qué la velocidad está al cuadrado y dónde deja de aplicarse el modelo simple.
Cómo funciona la calculadora de energía cinética
La calculadora aplica la relación clásica EC = ½mv². Primero convierte cualquier unidad que ingreses — kilogramos o libras para la masa, m/s, km/h, mph o ft/s para la velocidad — a unidades base SI (kilogramos y metros por segundo), calcula la energía en joules, luego convierte la respuesta a tu unidad de salida elegida. El momento, p = mv, se calcula en el mismo paso.
Como la fórmula es exacta para cualquier objeto que se mueva muy por debajo de la velocidad de la luz, las únicas fuentes de error son tus entradas y el redondeo. Las conversiones de unidades usan definiciones exactas (1 libra = 0.453592 37 kg, 1 mph = 0.447 04 m/s, 1 Caloría alimentaria = 4,184 J).
Por qué la velocidad está al cuadrado
El término al cuadrado es la característica más importante de la energía cinética. Duplicar la velocidad de un objeto no duplica su energía — la cuadruplica. Triplicar la velocidad multiplica la energía por nueve. Esto se deriva directamente del teorema del trabajo y la energía: acelerar un objeto requiere una fuerza aplicada a lo largo de una distancia, y a mayores velocidades cubres más distancia por unidad de tiempo, así que se acumula más trabajo.
Por eso la velocidad en carretera importa tanto para la seguridad. Un auto a 70 mph lleva cuatro veces la energía que tiene a 35 mph, así que los frenos deben disipar cuatro veces más energía y la distancia de frenado se cuadruplica aproximadamente. El gráfico de EC frente a velocidad en la pestaña Calculadora muestra esta curva cuadrática directamente.
Energía cinética vs energía potencial vs momento
La energía cinética (½mv²) es energía de movimiento; la energía potencial (para la gravedad, mgh) es energía almacenada de posición. Mientras un objeto cae, la energía potencial gravitatoria se convierte en energía cinética, razón por la cual un objeto que cae acelera. Las dos son intercambiables, y su suma (ignorando la fricción) se conserva.
El momento (mv) suele confundirse con la energía cinética pero se comporta de forma diferente: es lineal en la rapidez, tiene dirección y se conserva en las colisiones. Un camión pesado que avanza lentamente puede tener gran momento pero poca energía cinética; una bala tiene poco momento pero, concentrada en un área diminuta, suficiente energía para penetrar. La calculadora muestra ambos para que puedas comparar.
Límites y casos extremos
La fórmula ½mv² es la aproximación no relativista. A velocidades cercanas a la de la luz subestima la energía real y se necesita la expresión relativista — pero para objetos cotidianos (autos, pelotas, balas) el error es completamente insignificante. La fórmula también trata al objeto como una masa puntual; un objeto giratorio tiene además energía cinética rotacional (½Iω²) que esta calculadora no incluye.
Casos extremos que la calculadora maneja limpiamente: una velocidad cero da energía cinética cero para cualquier masa; no puedes resolver para la masa a partir de velocidad cero (toda masa da energía cero, así que la masa queda indefinida); y la energía negativa se rechaza porque ½mv² siempre es positiva. Una velocidad negativa da la misma energía que su contraparte positiva, ya que solo importa la magnitud.