viernes, 10 de agosto de 2012

Energía Cinética

Energía Cinética


La Energía Cinética hace referencia a la energía proyectada por un cuerpo en movimiento; esta se mide en Joules ( J ), la masa en Kilogramos ( Kg ) y la velocidad en Metros por Segundos ( m/s ).

Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento; es decir, para ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energía cinética será también mayor.

Joules= kg . (m/seg)2





Energía cinética de una partícula



En mecánica clásica, la energía cinética de un objeto puntual (un cuerpo tan pequeño que su dimensión puede ser ignorada), o en un solido rígido que no rote, está dada en la ecuación E_c = \begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix} mv^2  donde m es la masa y v es la velocidad del cuerpo. Se considera la consecuencia de la acción de una fuerza, porque cuando una fuerza externa actúa sobre una partícula o un sistema de partículas en equilibrio produce un cambio en la energía cinética.
En mecánica clásica la energía cinética se puede calcular a partir de la ecuación del trabajo y la expresión de una fuerza F dada por la segunda ley de Newton:
E_c = W = \int \vec{F} \cdot d\vec{r} = \int m \frac{d\vec{v}}{dt} \cdot \vec{v}dt= \frac{1}{2}mv^2
La energía cinética se incrementa con el cuadrado de la velocidad. Así la energía cinética es una medida dependiente del sistema de referencia. La energía cinética de un objeto está también relacionada con su momento lineal:
E_c = \frac{p^2}{2m}


Energía cinética en diferentes sistemas de referencia


Como hemos dicho, en la mecánica clásica, la energía cinética de una masa puntual depende de su masa m y sus componentes del movimiento. Se expresa en Joules (J). 1 J = 1 kg·m2/s2. Estos son descritos por la velocidad v de la masa puntual, así: E_c = \frac{1}{2} m v^2.
En un sistema de coordenadas especial, esta expresión tiene las siguientes formas:
  • Coodenadas cartecianas  (x, y, z):
E_c={1 \over 2} m (\dot x^2+\dot y^2+\dot z^2)
  • Coordenadas polares ( r, \phi ):
E_c=\frac{1}{2}m \left(\dot r^2 + r^2 \dot \varphi^2 \right)
  • Coordenadas cilíndricas ( r, \phi, z ):
E_c=\frac{1}{2}m \left(\dot r^2 + r^2 \dot \varphi^2 + \dot z^2 \right)
  • Coordenadas esféricas ( r, \phi, \theta ):
E_c=\frac{1}{2}m \left(r^2 \left[\dot \theta^2 + \dot \varphi^2 \sin^2\theta \right] + \dot r^2 \right)
Con eso el significado de un punto en una coordenada y su cambio temporal se describe como la derivada temporal de su desplazamiento:
\dot x = \frac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t}= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} x(t)
En un formalismo Hamiltoniano no se trabaja con esas componentes del movimiento, o sea con su velocidad, si no con su impulso p(cambio en la cantidad de movimiento). En caso de usar componentes cartesianas obtenemos:
E_c = \frac{p_x^2+p_y^2+p_z^2}{2m}

Energía Cinética en Criminalistica

La energía cinética no solo es de utilidad en la física, esta también se aplica en la vida cotidiana en deferentes ramas como la Criminalistica, la ingeniería, la mecánica, entre otras. en esta ocasión mencionare algunos usos que se le da a la energía cinética  en la Criminalistica.

La energía cinética se utiliza con mucha eficacia en la Criminalistica uno de los usos mas conocidos es la Accidentologia Vial; que con su uso logran determinar la velocidad, la fuerza y muchos otros factores que causan un accidente de trafico. También su uso se da en la balística; se utiliza la energía cinética para calcular la distancia, la velocidad, la fuerza de empuje, la fuerza de magnitud, entre otros; sin mencionar que la energía cinética aumenta  o  disminuye dependiendo del caso y de los factores que se vean involucrados en dicha situación que se presente en una rama de Criminalistica en la que se pueda utilizar la física a través de la energía cinética.
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