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Relación de energía cinética y potencial con el trabajo 
 
La energía se encuentra presente 
en toda la materia, en seres vivos y 
objetos inertes. Se puede afirmar el 
viento, la electricidad, el agua de un 
río, el motor de un automóvil, una 
planta, un animal, la luz de una 
lámpara, el vuelo de una mosca, el 
núcleo de los átomos, etc., de tal 
forma que también las personas 
tienen energía con la que se puede realizar trabajo físico e intelectual. En conclusión 
se puede definir la energía como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un 
trabajo. 
Energía potencial 
 
Es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo, dependiendo de la 
altura en la que se encuentren. 
 
La energía contenida en un objeto en disposición inmediata para ser utilizada se 
denomina energía potencial (Ep), porque en el estado almacenado tiene el potencial 
para realizar trabajo. 
 
Ejemplo: un resorte comprimido o estirado tiene el potencial para hacer un trabajo. 
Un objeto puede almacenar energía debido a su posición. 
 
Para que la energía que tiene un cuerpo se pueda expresar o transformar, el cuerpo 
necesita moverse. Para calcular la energía potencial Ep, se tiene que tomar en 
cuenta la masa del cuerpo (m), que puede expresarse en kilogramos, las unidades 
derivadas y la altura (h) a la que se encuentra colocado el cuerpo, por lo que también 
es llamada “energía potencial gravitacional”. El valor de la energía potencial que 
tiene un cuerpo se determina mediante la 
ecuación: 
 
 
Ep = (mg)h 
 
Mediante la fórmula anterior es posible determinar, por ejemplo, la energía 
potencial almacenada en una roca de 20 kg que se encuentra a una altura de 5 
metros. La solución es la siguiente: 
 
 
 
 
 
Datos: Formula: Sustitución: Resultado: 
 
m = 20 kg 
 g = 9.81m/s2 
 h = 5 metros 
Ep = ¿ ? 
 
Energía cinética 
 
Es la capacidad que tiene un cuerpo para efectuar un trabajo de acuerdo con su 
velocidad y su masa. Si a un cuerpo se le aplica una fuerza, ésta puede originar un 
cambio de velocidad. 
 
La energía cinética se puede definir como la mitad del producto de su masa por el 
cuadrado de su velocidad. Cuando se empuja un objeto y se logra ponerlo en 
movimiento, entonces se hace trabajo sobre él. Por lo tanto, si un objeto está en 
movimiento es capaz de hacer trabajo a consecuencia de ese movimiento. 
 
La energía presente en un movimiento se le llama energía cinética (Ec) y se puede 
expresar con la siguiente ecuación: 
 
 
Ec = ½ mv2 
Ejemplo: ¿Cuál es la energía cinética de un 
ciclista cuya masa es de 70 kg (incluyendo la masa de 
la bicicleta) y que se mueve a una velocidad de 35 m/s. 
 
= 981 N m 
 
Ep = (mg)h 
 
Ep = (20 kg)(9.81 m/s2)(5 m) 
 
 
Datos: Fórmula: Sustitución: Resultado: 
 
 m = 70 kg 
 v = 35 m/s 
Ec = ¿ ? 
 
 
Potencia y unidades de medición 
 
En las definiciones de energía y trabajo, en ningún momento se tomo en cuenta el 
tiempo. El trabajo se realiza sin importar el tiempo que pueda transcurrir: una hora, 
un día, un año, etc., lo que interesa es que se haga. 
 
 
Si una máquina realiza rápido un trabajo es porque 
tiene potencia, por el contrario, si una máquina lo 
realiza despacio es porque tiene poca potencia, por 
lo tanto, se puede decir que la potencia es la 
rapidez con la que se realiza un trabajo. 
 
La potencia se puede definir como la variación con 
el tiempo del trabajo y se expresa con la siguiente 
ecuación: 
 
 
 
 
 
Donde, P es la potencia, T es el trabajo y t el tiempo. 
 
Las unidades empleadas para medir la potencia dependen del sistema que se utilice. 
Las más comunes son las siguientes: 
 
 Watt-. es la potencia que tiene una máquina que realiza un trabajo de un joule, a lo largo de 
un segundo. 
 
= 7875 N m 
 
Ec = ½ mv2 
 
Ec = ½ (70 kg)(15 m/s)2 
 
P = 
 
 T 
 t 
 Kilowatt.-unidad equivalente a mil watts. 
 
 Caballo de vapor-.expresión común que se utilizó inicialmente para medir la potencia de una 
máquina, comparada con la que produce un caballo. 
 
 Horse-Power (H.P.).- caballo de fuerza, se usa en los países de habla inglesa. 
 
Unidad Símbolo Equivalencia 
Joule J 1 Nm = (1kgm/s2 * m) 
Watt W 1 J/s 
Kilowatt kW 1000 watts 
Caballo de vapor C. V. 75 kgm/s 
Caballo de vapor C. V. 735.75 watts 
Caballo de fuerza H. P. 746.5 watts 
 
 
 
Ejemplo: ¿Cuál es la potencia que 
produce un caballo que jala un carruaje 
con tres personas efectuando un trabajo 
de 2000 Joules un lapso de tiempo de 120 
segundos? 
 
 
 
 
Datos: Formula: Sustitución: Resultado: 
 
T = 2000 J 
 t = 120s 
P = ¿ ? 
Unidades Joule y Ergio para medir el trabajo 
 
El trabajo relaciona los conceptos de fuerza y distancia mediante la ecuación: 
 
= 16.66 Watts 
 
P = T/t 
 
P = 2000 J / 120 s 
 
T = Fd 
 
 
Debido a esto, es necesario emplear las unidades correspondientes a cada una de 
esas magnitudes para expresar la cantidad de trabajo realizado. 
 
 La fuerza se mide en Newton (N) 
 
 La distancia se mide en metros (m) 
 
Por lo tanto, el trabajo se mide en Newton-metro (Nm). 
 
Las unidades Newton-metro (Nm) pueden ser sustituidas por las de Joule (J). 
 
Para que se realice un trabajo son necesarios los siguientes aspectos: 
 
 Debe haber una fuerza aplicada 
 
 La fuerza debe actuar a lo largo de una cierta distancia, a lo que se llama 
desplazamiento 
 
 La fuerza debe tener una componente (vector) en el mismo sentido del 
desplazamiento. 
 
 
En física se utilizan tres unidades básicas para medir el trabajo, son: 
 
 
UNIDAD SÍMBOLO 
Joule J Kgm/s2 * m 
Kilográmetro kgm 
Ergio Erg gcm/s2 
 
Descripción de las unidades: 
 
 Joule: equivale a la fuerza de un Newton que se aplica a lo largo de un metro. 
 
 Kilográmetro: equivale a la fuerza de un kilogramo actuando a lo largo de un 
metro. 
 
 Ergio: equivale a la aplicación de la fuerza de una “dina” (unidad de medición de 
fuerza en el sistema CGS) a una distancia de un centímetro.