EC = 1/2 m v2 - energía cinética de un objeto en movimiento con opciones de múltiples unidades.
EC = ½ · m · v². Duplicar la velocidad cuadruplica la energía cinética: la razón de seguridad por la que una pequeña reducción de velocidad marca una gran diferencia en el impacto.
La energía cinética es la cantidad física canónica: cuánta energía se almacena en un objeto en movimiento, computable solo a partir de su masa y velocidad. Explica por qué un choque a 50 km/h es mucho más peligroso que uno a 25 km/h (4 veces la energía, no 2 veces), por qué las balas son diminutas pero devastadoras (baja masa, muy alta velocidad → al cuadrado), por qué los trenes de alta velocidad necesitan frenos elaborados (gran masa × velocidad moderada) y por qué un volante de inercia es un almacén de energía útil (energía cinética rotacional, misma fórmula). La fórmula de clase KE = ½ m v² contiene más consecuencias contraintuitivas que casi cualquier otra ecuación en física. Esta calculadora calcula la EC en julios, kilojulios, kilocalorías y vatios-hora a partir de la masa y la velocidad introducidas en cualquiera de las unidades comunes, además de mostrar el momento lineal y visualizar la relación parabólica de la EC frente a la velocidad.
Energía cinética (traslacional, no relativista): EC = ½ · m · v², con m en kg y v en m/s da EC en julios. La calculadora convierte las entradas a SI internamente:
Conversiones de salida: - Julios → kilojulios (÷ 1 000). - Julios → calorías alimentarias (÷ 4 184) — útil como referencia tangible. - Julios → vatios-hora (÷ 3 600) — útil para comparar con la energía eléctrica.
Momento lineal = m · v (kg·m/s) se muestra como una métrica secundaria — el momento lineal se conserva en las colisiones, mientras que la EC no (parte de la EC se convierte en deformación, calor, sonido).
El gráfico representa la EC frente a la velocidad desde 0 hasta 1,5 veces la velocidad de entrada. La forma parabólica (la EC se duplica cuando v aumenta ~41 %, se cuadruplica cuando v se duplica) es la lección visual — la implicación de seguridad de los límites de velocidad es geométrica, no lineal.
Introduzca la masa del objeto en movimiento en su unidad preferida (kg, g, t, lb). Introduzca la velocidad en km/h, m/s, mph o nudos. La calculadora devuelve:
Coche a 50 km/h, masa 1 500 kg.
Mismo coche a 100 km/h: v = 27,78 m/s, EC = 0,5 × 1500 × 771,6 = 579 kJ — 4 veces la energía a 50 km/h.
Una bala de 9 mm, masa 8 g, velocidad 360 m/s.
Un velocista de 70 kg a 36 km/h (10 m/s).
Solo no relativista. ½ m v² asume v ≪ c (velocidad de la luz, 3 × 10⁸ m/s). Para velocidades relativistas, EC = (γ − 1) m c², donde γ = 1 / √(1 − v²/c²). Al 1 % de c (3 000 km/s), la corrección relativista es del 0,005 %; ignoráble. Al 50 % de c, γ ≈ 1,155, y la diferencia entre la EC no relativista y la relativista es +30 %. La física de partículas (electrones, protones en aceleradores) requiere absolutamente el enfoque relativista.
Solo traslacional. EC rotacional = ½ I ω², donde I es el momento de inercia y ω la velocidad angular. Un volante de inercia giratorio tiene EC rotacional además de cualquier EC traslacional. Fuera del alcance aquí.
El marco de referencia importa. La EC depende del marco. Dos coches a 50 km/h que se mueven uno hacia el otro tienen una velocidad de cierre de 100 km/h en el marco de referencia de cada uno, por lo que la colisión frontal libera 4 veces la EC por vehículo. En el marco de la carretera, cada coche tiene EC_50 y el total es 2 × EC_50; en el marco de cualquiera de los coches, el otro coche tiene EC_100 y el coste es el mismo. La fórmula da las magnitudes; la lección de seguridad es la asimetría.
Resistencia del aire y fricción de rodadura. Los objetos del mundo real no conservan la EC libremente — la resistencia del aire convierte algo en calor continuamente. EC = ½ m v² es la energía instantánea; la energía necesaria para acelerar un objeto desde el reposo hasta v es al menos ½ m v², pero suele ser más.
Masa a velocidad frente a masa en reposo. Convención de la relatividad especial: m aquí es masa en reposo; la EC relativista añade γ. No confundir con "masa relativista" (m_rel = γ m), un concepto anticuado que introduce errores.
No es lo mismo que trabajo. Teorema de la energía y el trabajo: el trabajo neto realizado sobre un objeto = cambio en la EC. Un coche que rueda a velocidad constante tiene un trabajo neto de 0 (la resistencia equilibra la propulsión). El trabajo depende de la trayectoria; la EC es una función de estado.
La penetración de una bala no es toda EC. La balística de heridas depende de la transferencia de EC a los tejidos, no solo de la EC entregada. Una bala de alta velocidad que atraviesa limpiamente transfiere menos EC que una bala de baja velocidad que se aplasta.
Energía ≠ daño / impacto. La EC es una entrada al daño por colisión, pero la estructura del vehículo, la distancia de desaceleración y el ángulo de impacto dominan el resultado práctico. Un choque a 50 km/h contra un árbol es mucho peor que un choque a 50 km/h contra una barrera deformable — misma EC, diferente desaceleración.