Energía cinética y potencial: fórmulas y ejemplos

La energía cinética es la que tiene un cuerpo por moverse, y se calcula con Ec = ½ · m · v². La energía potencial gravitatoria es la que tiene por su altura, y se calcula con Ep = m · g · h. Las dos se miden en joules (J).

Energía cinética

Depende de la masa y de la rapidez del cuerpo:

Ec = ½ · m · v²

• m es la masa en kilogramos.
• v es la rapidez en metros por segundo.

Fíjate en el cuadrado de la velocidad. Si duplicas la rapidez, la energía cinética se cuadruplica. Por eso un auto que va a 100 km/h tiene cuatro veces más energía que el mismo auto a 50 km/h.

Ejemplos: una pelota de tenis en vuelo, un ciclista pedaleando, una piedra que cae.

Energía potencial gravitatoria

Depende de la masa, de la gravedad y de la altura respecto a un nivel de referencia:

Ep = m · g · h

• g es la aceleración de la gravedad. En la Tierra usa 9.8 m/s². Si el enunciado da otro valor, usa ese.
• h es la altura en metros.

Ejemplos: un libro sobre una repisa, agua detenida en lo alto de una presa, una persona en la cima de un tobogán.

Un ejemplo resuelto de principio a fin

Un bloque de 2 kg está en reposo en lo alto de una rampa, a 5 m de altura. Se suelta y baja sin fricción. Calcula su energía potencial inicial, su energía cinética al llegar abajo y su rapidez en ese punto.

1. Energía potencial inicial. Está en reposo, así que no tiene energía cinética. Ep = 2 · 9.8 · 5 = 98 J

2. Energía al llegar abajo. Abajo la altura es cero, así que toda la energía es cinética. Como no hay fricción, la energía se conserva: Ec = 98 J

3. Rapidez abajo. Despejas v de la fórmula de Ec: ½ · 2 · v² = 98 v² = 98 v ≈ 9.9 m/s

Lo que enseña este ejemplo es la conservación de la energía: sin fricción, la energía potencial que pierde el cuerpo al bajar se convierte en cinética. Si el problema menciona fricción, parte de esa energía se pierde como calor y la energía cinética final es menor que la potencial inicial.

Cómo practicarlo para el examen

Para este tipo de cálculo, la calculadora del examen es de funciones básicas, y operaciones como 2 · 9.8 · 5 se resuelven con ella. Practica con esa misma calculadora desde ahora, no con la app del celular, para no perder tiempo buscando teclas el día de la aplicación.

Ten presente también que la calculadora no decide la fórmula. Antes de operar, identifica qué energía te piden y qué datos tienes. Si cambia la altura, cambia la potencial. Si cambia la rapidez, cambia la cinética. Razonar esos cambios sin calcular te ahorra tiempo.

Dónde confirmar qué estudiar

Los temas de Física los publica CENEVAL en sus materiales oficiales gratuitos, que puedes consultar en la página oficial del EXANI-II. Úsalos como lista de control y compara cada tema con lo que ya dominas. Si todavía no sabes qué módulo te toca, revisa los módulos del EXANI-II antes de decidir qué estudiar.