Calculadora de energía cinética: Eₖ = ½mv²

La energía cinética es la energía asociada al movimiento. En mecánica clásica, la energía cinética traslacional se calcula con Eₖ = ½mv², donde m es la masa y v la velocidad. Esta calculadora resuelve la relación en los tres sentidos: energía a partir de masa y velocidad, masa a partir de energía y velocidad, o velocidad a partir de energía y masa. Las conversiones de unidades se realizan automáticamente.

La fórmula clásica es Eₖ = ½mv². OpenStax define la energía cinética traslacional como la mitad del producto de la masa por el cuadrado de la velocidad. La unidad SI es el julio, equivalente a kg·m²/s².

La ecuación puede invertirse como m = 2Eₖ/v² y v = √(2Eₖ/m). La herramienta detecta el campo vacío y utiliza la relación adecuada.

La velocidad aparece al cuadrado. Duplicar la velocidad multiplica la energía cinética por cuatro; triplicarla la multiplica por nueve.

La masa interviene linealmente: a igual velocidad, duplicar la masa duplica la energía.

El cálculo se normaliza a J, kg y m/s. Se admiten J, kJ, Wh, kWh, cal, kcal y BTU; mg, g, kg, t, oz y lb; además de m/s, km/h, mph, nudos y ft/s.

La expresión Eₖ = ½mv² es clásica y no relativista. A velocidades próximas a la de la luz debe utilizarse una expresión relativista.

El teorema trabajo-energía relaciona el trabajo neto con la variación de energía cinética. Por eso una fuerza que cambia la velocidad modifica la energía de movimiento.

Para comprobar el cálculo a mano, expresa primero la masa en kilogramos y la velocidad en metros por segundo. A 72 km/h, es decir, 20 m/s, un objeto de 1 000 kg tiene 200 000 J o 200 kJ. Introducir 72 como si fueran m/s daría una energía 12,96 veces mayor. Cambiar la unidad de salida modifica la cifra mostrada, no la energía física.

La operación inversa depende de qué dato falta. Con 125 kJ y 1 000 kg, v = √250 ≈ 15,81 m/s. Para hallar la masa se divide entre v², por lo que la velocidad conocida debe ser distinta de cero. Si tanto la energía como la velocidad son cero, esa relación no permite determinar la masa. La raíz positiva devuelve el módulo de la velocidad, sin indicar una dirección.

Compara siempre energías medidas en el mismo sistema de referencia. Un pasajero quieto respecto al tren puede estar moviéndose respecto al andén. Tampoco se añade aquí la energía de rotación de unas ruedas. Una energía calculada no determina por sí sola una distancia de frenado: faltan las fuerzas y cómo actúan durante la detención. Interpreta el resultado como un modelo mecánico clásico, no como una evaluación completa de un accidente.