回転エネルギーとは

回転エネルギーは、身体の回転から生じる運動エネルギーの成分です。 何らかの形の物質が回転中心を中心に回転するときに発生します。 それは他の形のエネルギー、最も典型的には並進および熱エネルギーに変換できます。 回転運動エネルギーと線形運動エネルギーの間には多くの類似点があります。 回転するフライホイールにエネルギーを保存するなど、回転エネルギーの実用的な用途がいくつかあります。

エネルギー保存の法則では、隔離されたシステム内のエネルギーの総量は時間とともに一定でなければなりません。 あるタイプのエネルギー損失により、別のタイプのエネルギーが増加する必要があります。 タイプ間のエネルギーの移動は、多くの場合、物質の原子粒子間の運動量の交換を通じて発生します。 エネルギーのさまざまな形態の例には、回転に加えて、化学、電位、熱が含まれます。 したがって、回転エネルギーは、物質がエネルギーを保持できる多くの可能な方法の1つです。

回転エネルギーと線形運動エネルギーには多くの類似点があります。 回転システムには、質量の代わりに慣性モーメントがあります。 慣性モーメントは、角加速度に対する抵抗と考えることができます。これは、質量が線形加速度に対する抵抗であることに似ています。 物質が回転中心から遠ざかると、慣性モーメントが増加します。 これは、システムの問題が中心から遠く離れていると、システムを回転させることがより困難になるためです。

同様に、回転システムには、線速度ではなく角速度があります。 角速度は1秒あたりのラジアンで測定され、1秒あたり約57.3度に相当します。 高い慣性モーメントと高い角速度の両方が、高い回転エネルギーに対応します。 エネルギー保存の法則によれば、角速度を増加させながらシステムの慣性モーメントを減らすことにより、同じ量の回転エネルギーを得ることができます。

回転エネルギーの実用的な用途の1つは、フライホイールバッテリーの使用です。 標準的なバッテリーが電気エネルギーを保存するように、フライホイールバッテリーは回転エネルギーを保存します。 フライホイールバッテリを備えた列車では、移動する列車の線形運動エネルギーを、搭載されているフライホイールの回転エネルギーに変換できます。 この転送の効果は、列車の速度の低下になります。 熱によってエネルギーが失われない場合、列車の動きのすべてのエネルギーをフライホイールに保存し、後で列車を再び加速するために使用できます。