User:Saharhedayat/انرژی چرخشی

انرژی دورانی یا انرژی سینتیکی زاویه ای انرژی سینتیکی ناشی از چرخش یک جسم است و بخشی از انرژی جنبشی کل آن میباشد. با عنایت و توجه بر انرژی چرخشی حول محور چرخش جسم و در نظر نگرفتن انرژی های دیگر، رابطه زیر به ممان اینرسی جسم بدست می آید:


 * $$E_\mathrm{rotational} = \tfrac{1}{2} I \omega^2 $$

که در اینجا داریم:


 * $$ \omega \ $$ معادل با سرعت زاویه ای
 * $$ I \ $$ معادل با ممان اینرسی حول محور چرخش
 * $$ E \ $$ انرژی سینتیکی است

کار مکانیکی مورد نیاز یا اعمال شده در حین چرخش، گشتاور ضربدر زاویه چرخش است.قدرت لحظه ای یک جسم شتاب دهنده زاویه ای، گشتاور ضربدر سرعت زاویه ای است.

برای اجسام شناور آزاد، محور چرخش معمولاً حول مرکز جرم آن است.

به رابطه نزدیک بین نتیجه انرژی دورانی و انرژی نگه داشته شده توسط حرکت خطی (یا انتقالی) توجه کنید:


 * $$E_\mathrm{translational} = \tfrac{1}{2} m v^2 $$

دریک سیستم دوار،I ممان اینرسی و m جرم، و $$ \omega $$ سرعت زاویه ای است ،  v نیز به عنوان سرعت خطی است. انرژی دورانی یک استوانه نورد میتواند در محدوده بین نصف انرژی انتقالی تا انرژی انتقالی (چنانچه استوانه توخالی باشد) متغیر باشد.

برای مثال میتوان به محاسبه انرژی جنبشی چرخشی سیاره زمین پرداخت. از آنجایی که زمین روزانه 23.93 ساعت در حال گردش است و سرعت زاویه ای آن $7.29$ است،  و ممان انرسی آن  I = $8.04$  است. با توجه به فرمول انرژی سینتیکی آن $2.14$ میشود.

انرژی چرخشی زمین را می توان با استفاده از نیروی جزر و مد (انرژی کشندی)به دست آورد. اصطکاک بین دو موج جزر و مدیدایره ای، انرژی فیزیکی را ایجاد می کند و سرعت زاویه ای زمین را بسیار کاهش می دهد. با توجه به حفظ تکانه زاویه ای ، این فرآیند تکانه را به حرکت مداری ماه انتقال میدهد و فاصله ماه تا زمین و دوره مداری آن را افزایش می دهد.

همچنین ببینید

 * Flywheel
 * List of energy storage projects
 * Rigid rotor
 * Rotational spectroscopy

یادداشت


منابع

 * Resnick, R. and Halliday, D. (1966) PHYSICS, بخش 12-5, John Wiley & Sons Inc.