Rotační energie - Rotational energy
Rotační energie nebo úhlová kinetická energie je kinetická energie způsobená otáčením předmětu a je součástí jeho celkové kinetické energie . Při pohledu na energii rotace odděleně kolem osy otáčení objektu je pozorována následující závislost na momentu setrvačnosti objektu :
kde
- je úhlová rychlost
- je moment setrvačnosti kolem osy otáčení
- je kinetická energie
Mechanické práce nutné pro nebo aplikována v průběhu otáčení je doba momentu úhel otočení. Okamžitá síla úhlově zrychlujícího tělesa je točivý moment krát úhlová rychlost. U volně plovoucích (nepřipojených) předmětů je osa otáčení obvykle kolem svého těžiště .
Všimněte si těsného vztahu mezi výsledkem rotační energie a energií drženou lineárním (nebo translačním) pohybem:
V rotačního systému je moment setrvačnosti , I , převezme roli masové, m , a úhlová rychlost , , převezme roli lineární rychlosti, v . Rotační energie válcovacího válce se pohybuje od jedné poloviny translační energie (je -li masivní) do stejné jako translační energie (je -li dutá).
Příkladem je výpočet rotační kinetické energie Země . Protože má Země periodu asi 23,93 hodin, má úhlovou rychlost 7,29 × 10 −5 rad/s. Země má moment setrvačnosti, I = 8,04 × 10 37 kg · m 2 . Proto má rotační kinetickou energii 2,138 × 10 29 J.
Dobrým příkladem skutečného využívání zemské rotační energie je umístění evropského vesmírného přístavu ve Francouzské Guyaně . Je to asi 5 stupňů od rovníku, takže kosmické rakety startují (především pro geostacionární satelity) odsud na východ a získávají téměř veškerou plnou rotační rychlost Země na rovníku (asi 1 000 mph, něco jako „ „sling-shot“ výhoda). To šetří značné množství raketového paliva na start ve srovnání s raketami startujícími na východ od Kennedyho vesmírného střediska (USA), které díky nižší relativní rychlosti rotace Země při této severní šířce 28 stupňů získají další výhodu jen asi 900 mil za hodinu.
Část energie rotace Země lze také využít pomocí přílivové energie . Dodatečné tření dvou globálních přílivových vln vytváří energii fyzickým způsobem, nekonečně zpomalujícím úhlovou rychlost Země ω . Vzhledem k zachování momentu hybnosti , tento proces převádí točivý moment na Moona orbitálním pohybem, zvyšuje jeho vzdálenost od Země a její oběžnou dobu (viz přílivové zamykání pro podrobnější vysvětlení tohoto procesu).