La energía del movimiento
Todo objeto en movimiento tiene energía cinética: la que hizo falta para ponerlo en marcha y la que hay que disipar para pararlo. Depende de la masa y, sobre todo, de la velocidad:
Ec = ½ × m × v², en julios si m está en kilogramos y v en metros por segundo.
Como la velocidad va al cuadrado, duplicarla multiplica la energía por cuatro. Ahí está toda la física de las distancias de frenado, de la gravedad de los accidentes y de los daños del granizo.
Magnitudes relacionadas
- Cantidad de movimiento p = m × v, en kg·m/s. Se conserva en los choques.
- Altura de caída equivalente h = v² ÷ (2g): la altura desde la que habría que caer para llegar a la misma velocidad y, por tanto, sufrir el mismo golpe. No depende de la masa.
- Unidades: 1 kJ = 1000 J; 1 Wh = 3600 J; 1 kcal = 4184 J.
Ejemplo resuelto: un coche de 1300 kg a 50 km/h
- 50 km/h = 13,89 m/s.
- Ec = ½ × 1300 × 13,89² = 125,4 kJ.
- Cantidad de movimiento: 1300 × 13,89 = 18.056 kg·m/s.
- Altura de caída equivalente: 13,89² ÷ 19,61 = 9,8 m. Un choque a 50 km/h equivale a caer desde un tercer piso.
Energía a otras velocidades (el mismo coche)
| Velocidad | Energía cinética | Caída equivalente |
|---|---|---|
| 30 km/h | 45,1 kJ | 3,5 m |
| 50 km/h | 125,4 kJ | 9,8 m |
| 80 km/h | 321,0 kJ | 25,2 m |
| 90 km/h | 406,3 kJ | 31,9 m |
| 100 km/h | 501,5 kJ | 39,3 m |
| 120 km/h | 722,2 kJ | 56,7 m |
Pasar de 30 a 50 km/h multiplica la energía por casi tres: por eso la DGT generalizó en 2021 el límite de 30 km/h en las calles urbanas de un solo carril por sentido. A 120 km/h en autovía, el coche lleva la energía de una caída de 57 m, la altura de un edificio de unos 19 pisos.
Algunos órdenes de magnitud
| Objeto | Masa | Velocidad | Energía cinética |
|---|---|---|---|
| Pelota de tenis en un saque | 58 g | 200 km/h | unos 90 J |
| Corredor | 70 kg | 10 km/h | unos 270 J |
| Ciclista con su bicicleta | 85 kg | 25 km/h | unos 2 kJ |
| Coche | 1300 kg | 120 km/h | unos 720 kJ |
Por qué importa en la carretera
La energía que deben disipar los frenos crece con el cuadrado de la velocidad, y la distancia de frenado también. Un coche que se detiene en 14 m desde 50 km/h necesita unos 56 m desde 100 km/h, sin contar lo que recorre durante el tiempo de reacción. En un choque, esa misma energía deforma los vehículos y los cuerpos; el cinturón y las zonas de deformación la reparten en un tiempo más largo.
Conversión rápida de velocidades
Para pasar de km/h a m/s, divide entre 3,6: 36 km/h son 10 m/s y 120 km/h son 33,3 m/s. Para el camino inverso, multiplica por 3,6.