Cos'è l'energia rotazionale?
L'energia rotazionale è il componente dell'energia cinetica che proviene dalla rotazione di un corpo. Risulta quando qualsiasi forma di materia ruota attorno a un centro di rotazione. Può essere convertito in altre forme di energia, in genere energia traslazionale e termica. Esistono molte analogie tra energia cinetica rotazionale ed energia cinetica lineare. Esistono alcune applicazioni pratiche per l'energia di rotazione, come l'accumulo di energia in un volano in rotazione.
La legge di conservazione dell'energia sostiene che la quantità totale di energia in un sistema isolato deve rimanere costante nel tempo. Le perdite di energia di un tipo devono comportare guadagni energetici di un altro tipo. Il trasferimento di energia tra i tipi avviene spesso attraverso lo scambio di quantità di moto tra le particelle atomiche della materia. Esempi di diverse forme di energia includono chimica, potenziale e termica, oltre alla rotazione. L'energia di rotazione, quindi, è uno dei tanti modi in cui la materia può contenere energia.
Esistono molte analogie tra energia rotazionale ed energia cinetica lineare. Invece della massa, i sistemi di rotazione hanno un momento di inerzia. Il momento di inerzia può essere considerato come la resistenza all'accelerazione angolare - è simile a come la massa è la resistenza all'accelerazione lineare. I momenti di inerzia aumentano quando la materia è più lontana dal centro di rotazione. Questo perché è più difficile far girare un sistema se la sua materia si trova lontano dal centro.
Allo stesso modo, i sistemi di rotazione hanno una velocità angolare anziché una velocità lineare. La velocità angolare è misurata in radianti al secondo, che è pari a circa 57,3 gradi al secondo. Sia il momento di inerzia elevato sia la velocità angolare elevata corrispondono a un'elevata energia di rotazione. Secondo la legge di conservazione dell'energia, la stessa quantità di energia rotazionale può essere ottenuta riducendo il momento di inerzia di un sistema aumentando la velocità angolare.
Un'applicazione pratica dell'energia di rotazione è l'uso delle batterie del volano. Proprio come una batteria standard immagazzina energia elettrica, una batteria a volano immagazzina energia di rotazione. In un treno con batteria al volano, l'energia cinetica lineare del treno in movimento può essere trasferita all'energia di rotazione del volano a bordo. L'effetto di questo trasferimento sarà una riduzione della velocità del treno. Se non si perde energia per riscaldare, tutta l'energia del movimento del treno può essere immagazzinata nel volano e successivamente utilizzata per accelerare il treno per accelerare nuovamente.