Энергия вращения или угловая кинетическая энергия - это кинетическая энергия, возникающая из-за вращения объекта, и является частью его общей кинетической энергии . Если рассматривать энергию вращения отдельно вокруг оси вращения объекта, то наблюдается следующая зависимость от момента инерции объекта :
где
- это угловая скорость
- это момент инерции вокруг оси вращения
- является кинетической энергией
Механическая работа требуется для или применяться во время вращения времен крутящего момента от угла поворота. Мгновенная мощность тела с угловым ускорением равна крутящему моменту, умноженному на угловую скорость. Для свободно плавающих (незакрепленных) объектов ось вращения обычно располагается вокруг центра масс .
Обратите внимание на тесную взаимосвязь между результатом для вращательной энергии и энергией, удерживаемой линейным (или поступательным) движением:
Во вращающейся системе, момент инерции , я , берет на себя роль массы, т , и угловая скорость ,, играет роль линейной скорости v . Вращательная энергия цилиндра качения варьируется от половины поступательной энергии (если он массивный) до такой же, как поступательная энергия (если он полый).
Примером может служить расчет кинетической энергии вращения Земли. Поскольку Земля имеет период около 23,93 часа, она имеет угловую скорость 7,29 × 10 -5 рад / с. У Земли есть момент инерции I = 8,04 × 10 37 кг · м 2 . [1] Следовательно, его кинетическая энергия вращения составляет 2,138 × 10 29 Дж.
Хорошим примером фактического использования энергии вращения Земли является расположение европейского космодрома во Французской Гвиане . Это в пределах примерно 5 градусов от экватора, поэтому запуски космических ракет (в основном для геостационарных спутников) отсюда на восток получают почти всю полную скорость вращения Земли на экваторе (около 1000 миль в час, что-то вроде "четверти"). слинг-шот "выгода"). Это значительно экономит ракетное топливо на запуск по сравнению с запусками ракет к востоку из Космического центра Кеннеди (США), которые дают только около 900 миль в час дополнительного преимущества из-за более низкой относительной скорости вращения Земли на этой северной широте 28 градусов.
Часть энергии вращения Земли также можно использовать с помощью приливной энергии . Дополнительное трение двух глобальных приливных волн создает физическую энергию, бесконечно замедляя угловую скорость Земли ω . Из-за сохранения углового момента этот процесс передает угловой момент орбитальному движению Луны , увеличивая ее расстояние от Земли и ее орбитальный период (см. Приливную синхронизацию для более подробного объяснения этого процесса).
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Момент инерции - Земля , Вольфрам