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Energía cinética: definición, fórmula y ejemplo del ciclista

📄 teoria fisica 🎓 secundaria · 2° Secundaria México 🇲🇽 MX 🗣 Español
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Página 134 de Colección Sk´asolil. Saberes y pensamiento científico.   Libro de Educación Secundaria Grado 2°  Ciclo Escolar 2025 - 2026
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Respuesta rápida

E_c = 1/2 m v^2; depende de masa y velocidad. Ejemplo: E_c = 1/2 (83 kg)(5.5 m/s)^2 = 1255.375 J.

📚 theory fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 134

Colección Sk´asolil. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Secundaria Grado 2° Ciclo Escolar 2025 - 2026

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Ejercicio 1

Explica de qué depende la energía cinética y por qué una canica a 1 m/s no rompe un vidrio mientras que una bola de boliche a la misma velocidad sí lo rompe.

  1. La energía cinética es la energía que posee un cuerpo debido a su movimiento y se simboliza como E_{c}.
  2. Depende de dos factores: la masa m del objeto y el cuadrado de su velocidad v.
  3. La canica tiene masa pequeña, por lo que su E_{c} es baja y no rompe el vidrio.
  4. La bola de boliche tiene masa mucho mayor; al ser m grande, su E_{c} también es grande y sí rompe el vidrio.
Respuesta

La energía cinética depende de la masa y de la velocidad; a igual velocidad, mayor masa implica mayor energía cinética.

2
Ejercicio 2

Explica por qué la misma canica de masa pequeña sí rompe el vidrio cuando se desplaza a 25 m/s.

  1. En la fórmula E_{c}=\frac{1}{2}mv^{2} la velocidad está elevada al cuadrado.
  2. Al pasar de 1\,\text{m/s} a 25\,\text{m/s}, la velocidad se multiplica por 25.
  3. La energía cinética se multiplica por 25^{2}=625 veces, aunque la masa no cambie.
Respuesta

Porque la energía cinética crece con el cuadrado de la velocidad; al aumentar 25 veces la rapidez, E_{c} aumenta 625 veces.

3
Ejercicio 3

Calcula la energía cinética de un ciclista y su bicicleta con masa total de 83\,\text{kg} y rapidez de 5.5\,\text{m/s}.

  1. Escribo la fórmula: E_{c}=\frac{1}{2}mv^{2}.
  2. Sustituyo los datos: E_{c}=\frac{1}{2}(83\,\text{kg})(5.5\,\text{m/s})^{2}.
  3. Elevo la velocidad al cuadrado: (5.5)^{2}=30.25\,\text{m}^{2}/\text{s}^{2}.
  4. Multiplico la masa por ese valor: 83\times 30.25=2510.75.
  5. Divido entre 2: E_{c}=\frac{2510.75}{2}=1255.375\,\text{J}.
Respuesta

E_{c}=1255.375\,\text{J}.

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4
Ejercicio 4

Si la masa del sistema ciclista-bicicleta no cambia (83 kg) pero la velocidad aumenta, ¿qué ocurre con la energía cinética?

  1. La masa m=83\,\text{kg} permanece constante.
  2. En E_{c}=\frac{1}{2}mv^{2}, la velocidad aparece al cuadrado.
  3. Si v aumenta, v^{2} aumenta más rápido y E_{c} crece; si v disminuye, E_{c} también disminuye.
Respuesta

La energía cinética aumenta si la velocidad es mayor y disminuye si la velocidad es menor.

Contenido de la página

Energía cinética

Al pedalearla, la bicicleta se mueve y, si lo hace, entonces tiene energía de movimiento. A este tipo de energía se le llama cinética y se simboliza como E_{c}.

La energía cinética depende de la masa y de la velocidad del objeto debida al movimiento. Por ejemplo, una canica que rueda a 1\,\text{m/s} y choca con un vidrio no lo rompe, pues tiene poca energía cinética. Sin embargo, si es una bola de boliche, con una masa mucho mayor y que se mueve a 1\,\text{m/s}, sí lo rompería, pues tiene una gran energía cinética.

La energía cinética también depende de la velocidad del objeto. Como se describió, la canica que rueda a 1\,\text{m/s} no rompe el vidrio, pero si la misma canica, de masa pequeña, se desplaza a 25\,\text{m/s}, sin duda romperá el vidrio al chocar contra él.

La energía cinética de una bicicleta, o de cualquier objeto en movimiento, se calcula al multiplicar un medio de la masa en kilogramos (kg) por su velocidad en metros sobre segundos (m/s) al cuadrado. Para ello, se emplea esta fórmula:

E_{c}=\frac{1}{2}mv^{2}

Al igual que todos los tipos de energía, la cinética tiene como unidad el Joule (J). Por ejemplo, un ciclista y su bicicleta, con una masa total de 83\,\text{kg} y una rapidez de 5.5\,\text{m/s}, tienen una energía cinética de 1255.375\,\text{J}, de acuerdo con el siguiente cálculo:

E_{c}=\frac{1}{2}(83\,\text{kg})(5.5\,\text{m/s})^{2}=1255.375\,\text{J}

En este caso, la masa del sistema (ciclista-bicicleta) no cambia, es 83\,\text{kg}, pero sí puede variar su velocidad, por lo que la energía cinética del sistema aumenta si la velocidad es mayor o disminuye si ésta es menor.

La energía que tiene un sistema u objeto debido a su movimiento se llama energía cinética y depende de su masa y velocidad.

Ejemplos resueltos

Un ciclista y su bicicleta tienen una masa total de 83\,\text{kg} y una rapidez de 5.5\,\text{m/s}. Calcula su energía cinética.

  1. Fórmula: E_{c}=\frac{1}{2}mv^{2}.
  2. Sustitución: E_{c}=\frac{1}{2}(83\,\text{kg})(5.5\,\text{m/s})^{2}.
  3. Potencia: (5.5)^{2}=30.25\,\text{m}^{2}/\text{s}^{2}.
  4. Producto: 83\times 30.25=2510.75.
  5. División: E_{c}=1255.375\,\text{J}.

Tabla

Magnitud Símbolo Unidad
Energía cinética E_{c} Joule (J)
Masa m kilogramo (kg)
Velocidad v metro por segundo (m/s)

Diagrama

graph TD
A[Energía cinética Ec] --> B[Depende de la masa m]
A --> C[Depende de la velocidad v]
C --> D[Elevada al cuadrado v²]
A --> E[Unidad: Joule J]
A --> F[Fórmula: Ec = 1/2 m v²]

Fórmulas y ecuaciones

E_{c}=@@MATH_0@@mv^{2}

E_{c}=@@MATH_0@@mv^{2}

E_{c}=@@MATH_0@@(83\,\text{kg}@@MATH_1@@)^{2}=1255.375\,\text{J}

Glosario (4)

Energía cinética
Energía que posee un cuerpo debido a su movimiento; depende de su masa y de su velocidad.
Joule (J)
Unidad del Sistema Internacional para medir energía; equivale a $1\,\text{kg}\cdot\text{m}^{2}/\text{s}^{2}$.
Masa
Cantidad de materia de un cuerpo, medida en kilogramos (kg).
Rapidez
Magnitud de la velocidad de un cuerpo, medida en metros por segundo (m/s).

Preguntas para practicar

¿Por qué la energía cinética depende del cuadrado de la velocidad y no solo de la velocidad?

Porque el trabajo necesario para detener un cuerpo en movimiento crece con el cuadrado de su rapidez; al duplicar la velocidad se requiere cuatro veces más trabajo para frenarlo.

¿Qué ejemplos de tu vida diaria muestran que un objeto con más masa tiene más energía cinética?

Un camión a $40\,\text{km/h}$ causa más daño que una bicicleta a la misma velocidad; una pelota de boliche golpea con más fuerza que una de tenis a igual rapidez.

Temas y conceptos clave

Energía cinéticaFórmula de la energía cinéticaUnidades de energíaEnergía de movimientoMasaVelocidadJouleSistema ciclista-bicicleta
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Figuras de la página (1)

Fotografía de un ciclista con casco y ropa deportiva pedaleando por una carretera entre montañas, bajo un cielo despejado.
Figura 1 image

Preguntas que la gente también hace

¿Cómo se calcula la energía cinética de un objeto en movimiento?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Por qué la energía cinética depende del cuadrado de la velocidad?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Cuál es la unidad de la energía cinética en el Sistema Internacional?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
📌 Antes de leer esto
  • Concepto de energía
  • Unidades de masa (kg) y velocidad (m/s)
  • Operaciones con potencias y fracciones
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Energía potencial gravitatoria y conservación de la energía mecánica
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1803 caracteres

Energia cinética

Al pedalearla, la bicicleta se mueve y, si lo hace, entonces tiene energia de movimiento. A este tipo de energía se le llama cinética y se simboliza como \bar{E}_{c}

La energia cinética depende de la masa y de la velocidad del objeto debida al movimiento. Por ejemplo, una canica que rueda a 1 m/s y choca con un vidrio no lo rompe, pues tiene poca energia cinética. Sin embargo, si es una bola de boliche, con una masa mucho mayor y que se mueve a 1 m/s, sí lo romperia, pues tiene una gran energia cinética.

La energia cinética también depende de la velocidad del objeto. Como se describió, la canica que rueda a 1 m/s no rompe el vidrio, pero si la misma canica, de masa pequena, se desplaza a 25 m/s, sin duda romperá el vidrio al chocar contra él.

La energia cinética de una bicicleta, o de cualquier objeto en movimiento, se calcula al multiplicar un medio de la masa en kilogramos (kg) por su velocidad en metros sobre segundos (m/s) al cuadrado. Para ello, se emplea esta fórmula:

E_{c}=\frac{1}{2}mv^{2}

Al igual que todos los tipos de energia, la cinética tiene como unidad el Joule (J).Por ejemplo, un ciclista y su bicicleta, con una masa total de 83 kg y una rapidez de 5.5 m/s, tienen una energia cinética de 1255.375 J, de acuerdo con el siguiente cálculo:

E_{c}=\frac{1}{2}(83\mathrm{kg})(5.5\mathrm{m/s})^{2}=1255.375\mathrm{J}

En este caso, la masa del sistema (ciclista-bicicleta) no cambia, es 83 kg, pero sí puede variar su velocidad, por lo que la energía cinética del sistema aumenta si la velocidad es mayor o disminuye si ésta es menor.

La energía que tiene un sistema u objeto debido a su movimiento se llama energía cinética y depende de su masa y velocidad.

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