Energía cinetica y potencial
Energía cinetica
Es la energía del movimiento. Depende de la masa y de la velocidad: Ec = 0.5 m v2. Un auto a 100 km/h tiene mucha más energía cinetica que uno a 20 km/h, porque la velocidad se eleva al cuadrado.
Energía potencial gravitatoria
Es la energía almacenada por la posición de un objeto a cierta altura: Ep = m g h. Una roca en la cima de una montana tiene más energía potencial que una en el valle.
| Tipo | Formula | Depende de | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| Cinetica | 0.5 m v2 | Masa y velocidad | Pelota rodando |
| Potencial | m g h | Masa, gravedad y altura | Libro en un estante |
| Mecánica | Ec + Ep | Ambas | Montana rusa |
Si duplicas la velocidad de un auto, su energía cinetica...
Transformación de energias
En una montana rusa, en la cima la energía es potencial (altura maxima). Al bajar, se convierte en cinetica (velocidad maxima). La energía total se conserva: solo cambia de forma.
Ejemplo resuelto
Una pelota de 0.5 kg cae desde 10 m. Ep inicial = 0.5 9.8 10 = 49 J. Al llegar al suelo, toda esa energía se convirtio en cinetica: 49 J = 0.5 0.5 v2, entonces v = raíz(196) = 14 m/s.
En el punto más alto de una montana rusa, la energía cinetica es maxima.
La energía del movimiento se llama energía .
Conceptos erróneos
- A mayor velocidad, el doble de energía cinetica: no, la velocidad se eleva al cuadrado; al doble de velocidad, cuatro veces la energía.
- Un objeto quieto no tiene energía: tiene energía potencial si esta elevado; en reposo su cinetica es cero, pero su potencial puede ser grande.
- En una caida la velocidad final depende de la masa: sin aire, todos llegan con la misma velocidad; la energía total si depende de la masa.
¿Para qué sirve?
Para disenar montanas rusas, calcular la velocidad de un proyectil, entender como funcionan las presas hidroelectricas, y para saber por que los accidentes a alta velocidad son tan peligrosos.
Ordena de menor a mayor energía cinetica:
Arrastra cada ficha a su categoría (o tócala y luego toca la categoría). También puedes usar el teclado.
Una pelota de tennis y una de boliche caen de la misma altura. Tienen la misma energía potencial? Y la misma velocidad al llegar al suelo?
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Para seguir explorando
WikipediaEnergía cinetica.
PhETParque de patinaje: energía en acción.
SEP · MX-SEC-G2-FIS-C07-P01 · analiza las características de la energía mecánica (cinética y potencial) y describe casos donde se conserva
La ENERGÍA es la capacidad de causar cambios o realizar trabajo. La ENERGÍA CINÉTICA es la del MOVIMIENTO (Ec = ½·m·v²): depende de la masa y del CUADRADO de la velocidad (un auto al doble de velocidad tiene cuatro veces la energía). La ENERGÍA POTENCIAL es la ALMACENADA por la posición o configuración: gravitatoria (Ep = m·g·h, un objeto elevado) o elástica (un resorte comprimido). La ENERGÍA MECÁNICA es la suma de ambas.
En ausencia de fricción, la energía mecánica SE CONSERVA: se TRANSFORMA de potencial a cinética y viceversa, pero la suma no cambia. Un péndulo arriba tiene máxima potencial y cero cinética; en el fondo, máxima cinética y mínima potencial; la suma es constante. Una montaña rusa, una cascada o un saltador en trampolín son ejemplos. En la realidad algo se "pierde" como calor por fricción, pero la energía total del universo se conserva.
Evidencia de producto · MX-SEC-G2-FIS-C07-P01
El PDA pide ANALIZAR la energía mecánica (cinética y potencial) y DESCRIBIR casos donde se CONSERVA. Ec = ½·m·v·v; Ep gravitatoria = m·g·h; en ausencia de fricción la Em = Ec + Ep se conserva (se transforma, no se pierde).
Resolución paso a paso
1 · Arriba (máxima Ep)
Una montaña rusa con m = 2 kg a h = 10 m: Ep = 2 · 9.8 · 10 = 196 J; con v = 0, Ec = 0. Entonces Em = 196 J.2 · Abajo (h = 0)
Baja y Ep pasa a 0; por conservación Ec = 196 J. Como Ec = ½·m·v·v: v·v = 2 · 196 / 2 = 196, de modo que v ≈ 14 m/s.3 · Punto medio (h = 5 m)
Ep = 98 J, así que Ec = 196 - 98 = 98 J. La rapidez es menor que abajo, pero la suma Ec + Ep sigue dando 196 J.4 · Con fricción (real)
Con fricción la Em no se conserva igual: parte se vuelve calor, por eso la segunda colina es más baja. La conservación vale para el caso ideal o incluyendo el calor generado.
Paso 1 de 4
Práctica con retroalimentación
Una esfera de 1 kg está a 5 m de altura (usa g = 9.8). Calcula su energía potencial gravitatoria en joules.
En un péndulo sin fricción, en el punto más bajo de su trayectoria:
Analiza un caso de transformación de energía (140-170 palabras): elige una situación (montaña rusa, pelota que rebota, cascada, columpio). (1) Marca dónde tiene máxima energía POTENCIAL y dónde máxima CINÉTICA. (2) Con m, g, h o v, HAZ UN cálculo real de un punto (muestra la sustitución). (3) Explica en qué caso IDEAL se conserva la energía mecánica y qué pasa en realidad con la fricción (a dónde «va» la energía).
Conservar significa que Em = Ec + Ep permanece sin fricción. Debes mostrar al menos una sustitución numérica; no te quedes solo en palabras.
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Criterios de evaluación (rúbrica) de este producto — autoevalúa cada criterio: Logrado / En progreso / Aún no.
| Criterio | Qué se espera | Mi nivel |
|---|---|---|
| Identifica Ec y Ep | Ubica dónde son máximas cinética y potencial. | |
| Cálculo correcto | Sustituye m·g·h o ½·m·v·v con unidades y resultado justos. | |
| Explica la conservación | Describe cómo se transforman sin cambiar la Em. | |
| Papel de la fricción | Menciona por qué en realidad parece «perderse» (se vuelve calor). | |
| Revisión y validación | Lo revisé con un/a compañero/a, docente o persona competente y aplicé al menos una mejora. |
Un compañero revisa tu cálculo (que la sustitución m·g·h y ½·m·v·v esté bien hecha) y que no falte la mención al calor por fricción. Registra su retroalimentación y tu mejora.
Intercambia con un/a compañero/a o entrega a tu docente. Pega aquí la retroalimentación recibida y tu compromiso de mejora.
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Comprueba lo que aprendiste
Un objeto elevado tiene energía potencial ; al caer la convierte en energía .
Si la velocidad de un cuerpo se duplica, su energía cinética...
Explicación visual: Energía cinética y potencial
- Energía cinética y potencial
- Energía que se transforma
- Energía potencial gravitatoria
- Conceptos erróneos
- Escena 5
Antes de continuar, responde mirando esta idea. Mira la escena «Conceptos erróneos». Con tus palabras: ¿qué explica y por qué importa? Añade un ejemplo tuyo y señala qué parte aún te confunde.
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