Энергия вращения

Энергия вращения или угловая кинетическая энергия — это кинетическая энергия, возникающая вследствие вращения объекта, и является частью его полной кинетической энергии . объекта Если рассматривать энергию вращения отдельно вокруг оси вращения объекта : следующая зависимость от момента инерции , то наблюдается

$$E_{\text{rotational}}={\tfrac {1}{2}}I\omega ^{2}$$

где

• $\omega \$ угловая скорость
• $I\$ - момент инерции вокруг оси вращения
• $E\$ это кинетическая энергия

Механическая работа , необходимая для вращения или приложенная во время вращения, равна крутящему моменту, умноженному на угол поворота. Мгновенная мощность тела, ускоряющегося под углом, равна крутящему моменту, умноженному на угловую скорость. Для свободно плавающих (неприкрепленных) объектов ось вращения обычно находится вокруг центра масс .

Обратите внимание на тесную связь между результатом для энергии вращения и энергией, удерживаемой линейным (или поступательным) движением:

$$E_{\text{translational}}={\tfrac {1}{2}}mv^{2}$$

Во вращающейся системе момент инерции I угловая играет роль массы m , а скорость : $\omega$, принимает роль линейной скорости v . Энергия вращения катящегося цилиндра варьируется от половины поступательной энергии (если он массивный) до такой же, как поступательная энергия (если он полый).

Примером может служить расчет кинетической энергии вращения Земли . Поскольку Земля имеет звездный период вращения 23,93 часа, она имеет угловую скорость 7,29 × 10. ⁻⁵ рад·с ⁻¹ . Земля имеет момент инерции I = 8,04 × 10. ³⁷ кг·м ² . Следовательно, он имеет вращательную кинетическую энергию 2,14 × 10 ²⁹ Дж .

Часть энергии вращения Земли также можно использовать с помощью энергии приливов . Дополнительное трение двух глобальных приливных волн физически создает энергию, бесконечно замедляя угловую скорость Земли ω . Из-за сохранения углового момента движению Луны этот процесс передает угловой момент орбитальному , увеличивая ее расстояние от Земли и ее орбитальный период ( см. В разделе «Приливная блокировка более подробное объяснение этого процесса »).

См. также

• Маховик
• Список проектов по хранению энергии
• Жесткий ротор
• Ротационная спектроскопия

Ссылки

• Резник Р. и Холлидей Д. (1966) ФИЗИКА , раздел 12-5, John Wiley & Sons Inc.