Energía cinética
En física, la energía cinética es aquella que un cuerpo posee debido a su movimiento relativo.
Émilie du Châtelet reconoció las implicaciones del experimento y publicó una explicación.
El término energía cinética se debe a William Thomson más conocido como Lord Kelvin en 1849.
Por ejemplo un ciclista quiere usar la energía química para tomar que le proporcionó su comida para acelerar su bicicleta a una velocidad elegida.
Su velocidad puede mantenerse sin mucho trabajo, excepto por la resistencia aerodinámica y la fricción mecánica.
La energía cinética en movimiento de la bicicleta y el ciclista pueden convertirse en otras formas.
Por ejemplo, el ciclista puede encontrar una cuesta lo suficientemente alta para subir, así que debe cargar la bicicleta hasta la cima.
La energía cinética hasta ahora usada se habrá convertido en energía potencial gravitatoria que puede liberarse lanzándose cuesta abajo por el otro lado de la colina.
La bicicleta podría estar viajando más despacio en el final de la colina porque mucha de esa energía ha sido desviada en hacer energía eléctrica.
Otra posibilidad podría ser que el ciclista aplique sus frenos y en ese caso la energía cinética se estaría disipando a través de la fricción en energía calórica.
La energía cinética esta co-localizada con el objeto y atribuido a ese campo gravitacional.
Así, si el objeto se mueve a una velocidad mucho más baja que la velocidad de la luz, la mecánica clásica de Newton será suficiente para los cálculos; pero si la velocidad es cercana a la velocidad de la luz, la teoría de la relatividad empieza a mostrar diferencias significativas en el resultado y debería ser usada.
En un sistema de coordenadas especial, esta expresión tiene las siguientes formas: Con eso el significado de un punto en una coordenada y su cambio temporal se describe como la derivada temporal de su desplazamiento: En un formalismo hamiltoniano no se trabaja con esas componentes del movimiento, o sea con su velocidad, sino con su impulso
En caso de usar componentes cartesianas obtenemos: Para una partícula, o para un sólido rígido que no esté rotando, la energía cinética cae a cero cuando el cuerpo para.
Un ejemplo de esto puede ser el sistema solar.
Así en un centro de masas estacionario, la energía cinética está aún presente.
Sin embargo, recalcular la energía de diferentes marcos puede ser tedioso, pero hay un truco.
En cualquier otro sistema de referencia hay una energía cinética adicional correspondiente a la masa total que se mueve a la velocidad del centro de masas.
Para un sólido rígido que está rotando puede descomponerse la energía cinética total como dos sumas: la energía cinética de traslación (que es la asociada al desplazamiento del centro de masa del cuerpo a través del espacio) y la energía cinética de rotación (que es la asociada al movimiento de rotación con cierta velocidad angular).
En relatividad especial, debemos cambiar la expresión para el momento lineal y de ella por interacción se puede deducir la expresión de la energía cinética:
Se toma únicamente el primer término de la serie de Taylor ya que, conforme la serie progresa, los términos se vuelven cada vez más y más pequeños y es posible despreciarlos.
La ecuación relativista muestra que la energía de un objeto se acerca al infinito cuando la velocidad v se acerca a la velocidad de la luz c, entonces es imposible acelerar un objeto a esas magnitudes.
Cuando los objetos se mueven a velocidades mucho más bajas que la luz (ej.
cualquier fenómeno en la tierra) los primeros dos términos de la serie predominan.
A diferencia del caso clásico la energía cinética de rotación en mecánica relativista no puede ser representada simplemente por un tensor de inercia y una expresión cuadrática a partir de él en el que intervenga la velocidad angular.
Para una esfera en rotación los puntos sobre el eje no tienen velocidad de traslación mientras que los puntos más alejados del eje de giro tienen una velocidad
Esto contrasta con la expresión clásica que se da a continuación:
Lo cual revela que el supuesto no puede ser correcto cuando algunos puntos de la periferia del sólido están moviéndose a velocidades cercanas a la de la luz.
En la teoría cuántica una magnitud física como la energía cinética debe venir representada por un operador autoadjunto en un espacio de Hilbert adecuado.
son los operadores del momento angular en la representación adecuada y los escalares
