Wat is rotatie-energie?
Rotatie-energie is de component van kinetische energie die afkomstig is van de rotatie van een lichaam. Het ontstaat wanneer elke vorm van materie rond een rotatiecentrum draait. Het kan worden omgezet in andere vormen van energie, meestal translatie- en warmte-energie. Er bestaan veel analogieën tussen rotatiekinetische energie en lineaire kinetische energie. Er zijn enkele praktische toepassingen voor rotatie-energie, zoals het opslaan van energie in een ronddraaiend vliegwiel.
De wet van behoud van energie houdt in dat de totale hoeveelheid energie in een geïsoleerd systeem in de loop van de tijd constant moet blijven. Energieverliezen van het ene type moeten leiden tot energiewinsten van een ander type. Energieoverdracht tussen typen vindt vaak plaats door de uitwisseling van impuls tussen de atomaire deeltjes van materie. Voorbeelden van verschillende vormen van energie zijn onder andere chemisch, potentieel en thermisch, naast rotatie. Rotatie-energie is daarom een van de vele mogelijke manieren waarop materie energie kan vasthouden.
Er zijn veel analogieën tussen rotatie-energie en lineaire kinetische energie. In plaats van massa hebben rotatiesystemen een traagheidsmoment. Het traagheidsmoment kan worden gezien als de weerstand tegen hoekversnelling - het is vergelijkbaar met hoe massa de weerstand tegen lineaire versnelling is. Traagheidsmomenten nemen toe wanneer materie zich verder van het rotatiecentrum bevindt. Dit komt omdat het moeilijker is om een systeem te laten draaien als de materie zich ver van het centrum bevindt.
Evenzo hebben rotatiesystemen een hoeksnelheid in plaats van een lineaire snelheid. Hoeksnelheid wordt gemeten in radialen per seconde, wat gelijk is aan ongeveer 57.3 graden per seconde. Zowel een hoog traagheidsmoment als een hoge hoeksnelheid komen overeen met hoge rotatie-energie. Volgens de wet van behoud van energie kan dezelfde hoeveelheid rotatie-energie worden verkregen door het traagheidsmoment van een systeem te verminderen terwijl de hoeksnelheid wordt verhoogd.
Een praktische toepassing van rotatie-energie is het gebruik van vliegwielbatterijen. Net zoals een standaardbatterij elektrische energie opslaat, slaat een vliegwielbatterij rotatie-energie op. In een trein met een vliegwielbatterij kan de lineaire kinetische energie van de rijdende trein worden overgedragen op de rotatie-energie van het vliegwiel aan boord. Het effect van deze overdracht is een vermindering van de snelheid van de trein. Als er geen energie verloren gaat door warmte, kan alle energie van de treinbeweging worden opgeslagen in het vliegwiel en later worden gebruikt om de trein weer op snelheid te brengen.