Conceptos de inercia, torca o momento de una fuerza, energía cinética, energía potencial, trabajo y potencia

Un ejemplo que enlaza los conceptos

La inercia es la resistencia de un cuerpo a cambiar su velocidad y se mide con su masa. La torca (o momento de una fuerza) es el efecto de giro τ = F·d, con d el brazo perpendicular. El trabajo es W = F·d·cos θ, la energía cinética E_c = ½·m·v², la potencial gravitacional E_p = m·g·h, y la potencia, P = W ÷ t. El trabajo neto sobre un cuerpo es igual al cambio de su energía cinética.

Ejemplo. Un bloque de 10 kg, sin fricción, parte del reposo y se empuja con 30 N en la dirección del movimiento durante 5 m. Trabajo: 30 × 5 = 150 J, que es su energía cinética final. Su velocidad es v = √(2 × 150 ÷ 10) ≈ 5.48 m/s. Con a = 30 ÷ 10 = 3 m/s², el tiempo es 5.48 ÷ 3 ≈ 1.83 s y la potencia media 150 ÷ 1.83 ≈ 82 W. Una puerta de 0.8 m con una fuerza perpendicular de 20 N en el borde recibe una torca de 16 N·m.

Error típico. Confundir energía con potencia. La energía se mide en joules; la potencia, en watts (J/s). Otra confusión: la torca se mide en N·m, igual que el joule, pero son magnitudes distintas.