A energia cinética é a energia da massa em movimento. A energia cinética de um objeto é a energia que ele possui devido ao seu movimento.

Na mecânica newtoniana (clássica), que descreve objetos macroscópicos se movendo a uma pequena fração da velocidade da luz, a energia cinética (E) de um corpo maciço em movimento pode ser calculado como a metade de sua massa (m) vezes o quadrado de sua velocidade (v): E = ½mv2. Observe que a energia é uma quantidade escalar, ou seja, não depende da direção e é sempre positiva. Quando dobramos a massa, dobramos a energia; entretanto, quando dobramos a velocidade, a energia aumenta por um fator de quatro.

Comece a trabalhar

Talvez a propriedade mais importante da energia cinética seja sua capacidade de trabalhar. Trabalho é definido como força que atua sobre um objeto na direção do movimento. Trabalho e energia estão tão intimamente relacionados que são intercambiáveis. Enquanto a energia do movimento é geralmente expressa como E = ½mv2, o trabalho (W) é mais frequentemente considerado como a força (F) vezes a distância (d): W = Fd. Se quisermos mudar a energia cinética de um objeto massivo, devemos trabalhar nisso.

Por exemplo, para levantar um objeto pesado, devemos trabalhar para superar a força da gravidade e mover o objeto para cima. Se o objeto for duas vezes mais pesado, será necessário o dobro do trabalho para levantá-lo à mesma distância. Também é necessário o dobro de trabalho para levantar o mesmo objeto duas vezes mais longe. Da mesma forma, para deslizar um objeto pesado pelo chão, devemos superar a força de atrito entre o objeto e o chão. O trabalho necessário é proporcional ao peso do objeto e à distância que ele é movido. (Observe que, se você estiver carregando um piano nas costas por um corredor, não estará realmente fazendo nenhum trabalho real.)

Energia potencial

A energia cinética pode ser armazenada. Por exemplo, é trabalhoso levantar um peso e colocá-lo em uma prateleira ou comprimir uma mola. O que acontece com a energia então? Sabemos que a energia é conservada, ou seja, não pode ser criada ou destruída; ele só pode ser convertido de uma forma para outra. Nesses dois casos, a energia cinética é convertida em energia potencial porque, embora não esteja realmente fazendo trabalho, tem potencial para fazer trabalho. Se largarmos o objeto da prateleira ou liberar a mola, essa energia potencial é convertida de volta em energia cinética.

A energia cinética também pode ser transferida de um corpo para outro em uma colisão, que pode ser elástica ou inelástica. Um exemplo de colisão elástica seria uma bola de bilhar atingindo outra. Ignorando o atrito entre as bolas e a mesa ou qualquer giro dado à bola branca, idealmente a energia cinética total das duas bolas após a colisão é igual à energia cinética da bola branca antes da colisão.

Um exemplo de uma colisão inelástica pode ser um vagão de trem em movimento colidindo com um vagão estacionário semelhante e acoplando-se a ele. A energia total permaneceria a mesma, mas a massa do novo sistema seria duplicada. O resultado seria os dois carros continuando na mesma direção a uma velocidade mais baixa, de modo que mv22 = ½mv12, onde m é a massa de um carro, v1 é a velocidade do primeiro carro e v2 é a velocidade dos carros acoplados depois a colisão. Dividindo por me obtendo a raiz quadrada de ambos os lados, obtemos v2 = √2 / 2 ∙ v1. (Observe que v2 ≠ ½v1.)

Além disso, a energia cinética pode ser convertida em outras formas de energia e vice-versa. Por exemplo, a energia cinética pode ser convertida em energia elétrica por um gerador ou em energia térmica pelos freios de um carro. Por outro lado, a energia elétrica pode ser convertida de volta em energia cinética por um motor elétrico, a energia térmica pode ser convertida em energia cinética por uma turbina a vapor e a energia química pode ser convertida em energia cinética por um motor de combustão interna.

Jim Lucas é um escritor e editor freelance especializado em física, astronomia e engenharia. Ele é gerente geral da Lucas Technologies.