Co to jest energia rotacyjna?
Energia rotacyjna jest składnikiem energii kinetycznej pochodzącej z rotacji ciała. Powstaje, gdy jakakolwiek forma materii obraca się wokół środka obrotu. Można go przekształcić w inne formy energii, najczęściej energię translacyjną i cieplną. Istnieje wiele analogii między obrotową energią kinetyczną a liniową energią kinetyczną. Istnieje kilka praktycznych zastosowań energii obrotowej, takich jak magazynowanie energii w obracającym się kole zamachowym.
Prawo zachowania energii utrzymuje, że całkowita ilość energii w izolowanym systemie musi pozostać stała w czasie. Straty energii jednego rodzaju muszą skutkować zyskami energii innego rodzaju. Przenoszenie energii między rodzajami często zachodzi poprzez wymianę pędu między atomowymi cząsteczkami materii. Przykłady różnych form energii obejmują chemiczną, potencjalną i termiczną, oprócz rotacji. Dlatego energia obrotowa jest jednym z wielu możliwych sposobów, w jakie materia może utrzymać energię.
Istnieje wiele analogii między energią rotacyjną a liniową energią kinetyczną. Zamiast masy układy obrotowe mają moment bezwładności. Moment bezwładności można traktować jako opór na przyspieszenie kątowe - jest podobny do tego, jak masa jest oporem na przyspieszenie liniowe. Momenty bezwładności rosną, gdy materia znajduje się dalej od środka obrotu. Wynika to z faktu, że trudniej jest uruchomić system, jeśli jego materia znajduje się daleko od centrum.
Podobnie układy obrotowe mają prędkość kątową zamiast prędkości liniowej. Prędkość kątowa jest mierzona w radianach na sekundę, co odpowiada około 57,3 stopnia na sekundę. Zarówno wysoki moment bezwładności, jak i duża prędkość kątowa odpowiadają wysokiej energii obrotowej. Zgodnie z prawem zachowania energii taką samą ilość energii obrotowej można uzyskać poprzez zmniejszenie momentu bezwładności układu przy jednoczesnym zwiększeniu prędkości kątowej.
Jednym praktycznym zastosowaniem energii obrotowej jest zastosowanie akumulatorów koła zamachowego. Tak jak standardowy akumulator magazynuje energię elektryczną, tak akumulator koła zamachowego magazynuje energię obrotową. W pociągu z akumulatorem koła zamachowego liniową energię kinetyczną poruszającego się pociągu można przenieść na energię obrotową koła zamachowego na pokładzie. Efektem tego przeniesienia będzie zmniejszenie prędkości pociągu. Jeśli energia nie zostanie utracona na ciepło, cała energia ruchu pociągu może zostać zgromadzona w kole zamachowym, a następnie wykorzystana do przyspieszenia pociągu ponownie do prędkości.