Teoría y práctica sobre la energía cinética en Seguridad Vial

El concepto de energía cinética se asocia a Seguridad Vial cuando se intenta justificar que un exceso de velocidad agrava los efectos negativos de un siniestro vial. Es un concepto importante debido a que la energía cinética depende de dos factores. Uno es obviamente la velocidad y otro es la masa.

La dificultad para detener el movimiento de un objeto que se esté moviendo, es tanto mayor; cuanto mayor es su velocidad  y asimismo cuanto mayor es su masa. No es lo mismo detener un tractor en marcha que una bicicleta. En términos matemáticos la energía cinética es igual al producto de la masa por la velocidad al cuadrado y dividido todo por dos.

¿Qué es la energía?

En primer lugar, la energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Eso viene a significar, el concepto de energía se define como la capacidad para hacer funcionar las cosas. En el Sistema Internacional de unidades, la energía se mide en Julio (J) o Joule, en honor al físico inglés James Prescott Joule.

La energía, pues, siempre va referida a un objeto físico real. Y, a menudo, ese es el objeto que podemos ver y tocar. Por ejemplo, un coche de una tonelada a 100km/h tiene una energía (cinética) de unos 385 mil Julios. Yo puedo ver y tocar el coche, pero no todos esos Julios. Es una medida abstracta que nos da una idea de la capacidad del vehículo.

Por último, el valor concreto de la energía de un objeto nos dice la capacidad que éste tiene para cambiar el estado de otros objetos. Básicamente, la energía es como una especie de moneda. Cada vez que queremos comprar el cambio del estado de un objeto, alguien tiene que pagar el precio energético de ese cambio.

¿Qué es la energía cinética?

La energía cinética es la energía que un objeto tiene debido a su velocidad. Es decir, la energía cinética mide cuantos cambios puede provocar un objeto que se está moviendo. Algo que se está moviendo (con respecto a un observador) tiene más energía que algo que está quieto.

Si hacemos un poco de historia, el concepto actual de energía cinética data de mediados del siglo XIX, gracias a un trabajo de Gaspard-Gustave Coriolis en 1829. El nombre actual data de al rededor de 1850, fue William Thomson (conocido como Lord Kelvin) quien la bautizó. No obstante, sus orígenes se pueden rastrear hasta mucho atrás.

A finales del siglo XVIII, Gottfried Leibniz y Johann Bernouilli acuñaron el término fuerza viva (vis viva). Para ellos, existía una cantidad igual a la masa multiplicada dos veces por la velocidad, cuya suma total se mantenía constante en las colisiones entre objetos. El holandés Willem’s Gravensade desarrolló un experimento que confirmaba la importancia de lo vis viva, que no era más que (el doble de) lo que hoy llamamos energía cinética.

Gravensade lazó pesos sobre una superficie de arcilla, y midió la capacidad de penetración. Observó que lanzando un objeto con el doble de masa (es decir, que pesara el doble), la distancia que se hundía en la arcilla era el doble. Por contra, si lanzaba dos pesos (de la misma masa) uno al doble de velocidad que el otro, el más veloz penetraba cuatro veces más profundo.

Es decir, el cambio producido (en este caso, un agujero en el barro) se multiplicaba dos veces por dos. Si triplicaba la velocidad, el agujero era nueve veces más profundo (es decir, se multiplicaba por tres dos veces, 3 x 3 = 9). Y, así, sucesivamente. En conclusión, la vis viva (hoy energía cinética) debe ser proporcional al resultado de multiplicar la masa por la velocidad dos veces, m X v X v. O lo que es lo mismo, m X v2.

Ni se crea ni se destruye

Todos hemos oído eso de que la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. Significa lo siguiente: cuando un objeto provoca un cambio a otro, obviamente tiene que gastar parte de su energía. Pero esa energía se queda en otro objeto, muchas veces en el mismo objeto sobre el que se ha provocado el cambio. Veamos un ejemplo, por supuesto relacionado con la automoción.

Cuando pisamos el acelerador, el combustible (gracias a todos los procesos que ocurren en el motor) utiliza su energía química para producir un cambio en la velocidad del vehículo (a parte de otros cambios secundarios, como producir ruido, elevar la temperatura y mover el aire). Ahora, como el coche se está moviendo, ha adquirido energía cinética, que puede utilizarse para producir otros cambios.

Pues bien, como ahora tenemos energía cinética, podemos producir cambios. Y cuanto mayor sea la velocidad, más cambios podemos producir. ¿Qué cambios? Pues, por ejemplo, si sufrimos un siniestro vial, toda esa energía cinética se puede utilizar para deformar y romper tanto el vehículo e incluso que afecte a  sus ocupantes.

Son cambios dañinos… y cuanta más energía cinética tenga el vehículo, peores serán los cambios que se pueden producir sobre nosotros. Con esto, queda más o menos justificado lo que decíamos al principio: la velocidad agrava las consecuencias de los siniestros… además de hacerlos más probables.

Fotos | twenergy

En Circula Seguro | ¿Qué es la energía cinética?La energía en la automoción

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