Energie cinetică de rotație

În fizică energia cinetică de rotație^[1]^[2] este energia cinetică datorată rotației în jurul unei axe fixe a unui obiect și face parte din energia cinetică totală. Energia cinetică de rotație a unui obiect depinde de momentul de inerție al obiectului:^[3]

E_{rot}={\frac {1}{2}}I\omega ^{2}

unde $I$ este momentul de inerție față de axa de rotație, iar $\omega \$ este viteza unghiulară.

Lucrul mecanic necesar sau aplicat în timpul rotației este cuplul înmulțit cu unghiul de rotație. Puterea instantanee necesară pentru accelerarea unghiulară a unui corp este cuplul înmulțit cu viteza unghiulară. Pentru obiectele care plutesc liber (neatașate), axa de rotație este de obicei în jurul centrului său de masă.

De observat similaritatea dintre energia cinetică de rotație și energia cinetică de translație (la mișcarea liniară), $E_{c}$ :

E_{c}={\frac {1}{2}}mv^{2}

În sistemul în rotație momentul de inerție, $I$ , are rolul masei, $m$ , iar viteza unghiulară, $\omega$ , are rolul vitezei liniare, $v$ . Energia cinetică de rotație a unui cilindru în rotație variază de la jumătate din energia de translație (dacă este masiv) până la aceeași valoare cu energia de translație (dacă este gol).

Un exemplu este calculul energiei cinetice de rotație a Pământului. Deoarece Pământul are o perioadă de rotație siderală de 23,93 ore, are o viteză unghiulară de 7,29×10⁻⁵ rad/s.^[4] Pământul are momentul de inerție $I$ = 8,04×10³⁷ kg·m².^[5] Prin urmare, are o energie cinetică de rotație de 2,14×10²⁹ J.

O parte din energia cinetică de rotație a Pământului poate fi utilizată captând energia mareelor. Frecarea suplimentară a celor două valuri mareice transformă din această energie, încetinind infinitezimal viteza unghiulară a Pământului, $ω$ . Datorită conservării momentului cinetic, acest proces transferă momentul cinetic mișcării orbitale a Lunii, crescând distanța acesteia față de Pământ și perioada sa orbitală.

Note

^ Radu Plămănescu, Metode avansate de analiză a transferului de energie electrică in sisteme energetice cu inerție mică (rezumat teză de doctorat), Universitatea Politehnica din București, 2023, p. 4, accesat 2024-08-06
^ Doru-Ionuț Petrescu Studii și cercetări privind optimizarea sistemelor eoliene (teză de doctorat), Universitatea Politehnica Timișoara, 2017, p. 18, accesat 2024-08-06
^ Resnick, Halliday, 1966, ecuația 12-11
^ en Launching From Florida: Life in the Fast Lane! Arhivat în 18 decembrie 2022, la Wayback Machine., NASA
^ en Moment of inertia--Earth, Wolfram

Bibliografie

en Resnick, R. and Halliday, D. (1966) Physics, Section 12-5, John Wiley & Sons Inc.

Vezi și

Portal Fizică

[1] Radu Plămănescu, Metode avansate de analiză a transferului de energie electrică in sisteme energetice cu inerție mică (rezumat teză de doctorat), Universitatea Politehnica din București, 2023, p. 4, accesat 2024-08-06

[2] Doru-Ionuț Petrescu Studii și cercetări privind optimizarea sistemelor eoliene (teză de doctorat), Universitatea Politehnica Timișoara, 2017, p. 18, accesat 2024-08-06

[3] Resnick, Halliday, 1966, ecuația 12-11

[4] Launching From Florida: Life in the Fast Lane! Arhivat în 18 decembrie 2022, la Wayback Machine., NASA

[5] Moment of inertia--Earth, Wolfram

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]