La energía mecánica: cinética y potencial

La energía cinética se calcula como $E_c = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2$. Un carrito de juguete de $2\ \text{kg}$ se mueve a $3\ \text{m/s}$. Calcula su energía cinética.

Un balón de fútbol de $0,5\ \text{kg}$ sale disparado a $20\ \text{m/s}$. ¿Qué energía cinética lleva?

Un coche de $1000\ \text{kg}$ circula a $72\ \text{km/h}$.

1. a) Expresa su velocidad en $\text{m/s}$.
2. b) Calcula su energía cinética.

La energía potencial se calcula como $E_p = m \cdot g \cdot h$. Un libro de $1\ \text{kg}$ está en un estante a $5\ \text{m}$ del suelo (toma $g = 10\ \text{m/s}^2$), como se muestra en la figura.

Calcula su energía potencial.

Una maceta de $2\ \text{kg}$ está en la barandilla de un balcón, a $1,5\ \text{m}$ del suelo (toma $g = 9,8\ \text{m/s}^2$). Calcula su energía potencial.

Un cuadro de $4\ \text{kg}$ se cuelga primero a $2\ \text{m}$ del suelo y después se sube a $6\ \text{m}$ (toma $g = 10\ \text{m/s}^2$), como se muestra en la figura.

1. a) Calcula su energía potencial en cada posición.
2. b) ¿Qué relación hay entre la altura y la energía potencial? Exprésala con los números anteriores.

Indica qué tipo de energía mecánica tiene cada cuerpo y explica por qué:

1. a) Un coche circulando por la autovía.
2. b) Una roca en el borde de un acantilado.
3. c) Un avión en pleno vuelo.

¿Cuál de estos dos cuerpos tiene más energía mecánica (cinética más potencial)? Calcúlala para cada uno (toma $g = 10\ \text{m/s}^2$):

1. a) Una grulla de $5\ \text{kg}$ que vuela a $10\ \text{m/s}$ a $100\ \text{m}$ de altura.
2. b) Una piedra de $10\ \text{kg}$ en reposo a $300\ \text{m}$ de altura.

La figura resume la situación:

Un dron de $2\ \text{kg}$ vuela a $20\ \text{m}$ de altura con una velocidad de $10\ \text{m/s}$ (toma $g = 10\ \text{m/s}^2$), como se muestra en la figura.

1. a) Calcula su energía cinética.
2. b) Calcula su energía potencial.
3. c) ¿Cuál es su energía mecánica total?
4. d) Si se detiene en el aire manteniendo la altura, ¿qué pasa con cada una de esas energías?

Un carrito de $2\ \text{kg}$ tiene una energía cinética de $100\ \text{J}$. ¿A qué velocidad se mueve? Despeja antes la velocidad en la fórmula de la energía cinética.

Un coche teledirigido circula a $4\ \text{m/s}$ y su energía cinética es de $40\ \text{J}$.

1. a) ¿Cuál es su masa?
2. b) ¿Qué energía cinética tendría si circulara a $8\ \text{m/s}$?

Un turismo de $1000\ \text{kg}$ circula a $30\ \text{m/s}$ y un camión de $4000\ \text{kg}$ circula a $15\ \text{m/s}$.

1. a) Calcula la energía cinética de cada vehículo.
2. b) ¿Cuál tiene más energía cinética? ¿Te esperabas ese resultado?
3. c) Explica, usando la fórmula, por qué la velocidad «pesa» más que la masa en la energía cinética.