La rotacijska kinetička energija To je vrsta energije koja je povezana s kretanjem tijela oko osi rotacije. Ova vrsta energije važna je u mnogim fizičkim kontekstima, od klasične mehanike do kvantne fizike.
U ovom članku ćemo vam reći što je kinetička energija rotacije, njezine karakteristike, prednosti i nedostatke.
Kolika je kinetička energija rotacije
Jednostavno rečeno, rotacijska kinetička energija odnosi se na količinu energije koju tijelo ima zbog svoje rotacije oko osi. Ova energija se izračunava iz masu objekta, njegovu kutnu brzinu i udaljenost od središta mase objekta do osi rotacije.
Uobičajen primjer ove vrste energije je kretanje kotača bicikla. Kada se bicikl okrene, kotač se počinje okretati oko svoje osi rotacije. Kako se kotač brže okreće, povećava se njegova rotacijska kinetika, omogućujući biciklu da se lakše kreće naprijed.
Drugi primjer je kretanje vretena. Kada se vrh okrene, njegova rotacijska kinetička energija raste kako dobiva kutnu brzinu. Ova energija je ono što drži top u okretanju dugo vremena.
Treba napomenuti da je kinetička energija rotacije povezana s masom i kutnom brzinom tijela, ali ne ovisi o njegovoj linearnoj brzini. Dakle, objekt može imati visoku rotacijsku kinetičku energiju iako se kreće relativno malom brzinom.
Prednosti rotacijske kinetičke energije
Ovo su glavne prednosti ove vrste energije:
- Energetska učinkovitost: Jedna od najvećih prednosti rotacijske kinetičke energije je njezina visoka energetska učinkovitost. Na primjer, motori s unutarnjim izgaranjem pretvaraju više od 90% kemijske energije u gorivima u korisnu rotacijsku kinetičku energiju. Ova učinkovitost je važna jer smanjuje potrošnju goriva i povezane emisije stakleničkih plinova.
- Širok raspon primjena: Može se primijeniti na širok raspon sustava i uređaja, što ga čini vrlo svestranim oblikom energije. Motori s unutarnjim izgaranjem koriste se u širokom rasponu vozila i teških strojeva, dok se drugi oblici rotacijske kinetičke energije koriste u proizvodnji, proizvodnji električne energije i istraživanju svemira.
- Visoki okretni moment: Rotacijska kinetička energija također se može iskoristiti za stvaranje visoke razine okretnog momenta, što ovu energiju čini idealnim izborom za sustave koji trebaju veliku snagu pokretanja, kao što su motori vozila i brodski propeleri. Okretni moment je mjera sile rotacije objekta i bitan je za mnoge mehaničke sustave.
- Skladište: Još jedna prednost rotacijske kinetičke energije je njezino jednostavno pohranjivanje. Za razliku od drugih oblika energije, poput električne energije ili toplinske energije, rotacijska kinetička energija može se lako pohraniti u pokretnom objektu.
Nedostaci
Iako ova vrsta energije ima prednosti, ima i neke nedostatke koje treba uzeti u obzir:
- Može biti teško kontrolirati. Predmeti koji se vrte velikom brzinom mogu biti opasni ako se ne kontroliraju na odgovarajući način i mogu oštetiti ljude i imovinu u blizini ako se njima ne rukuje pažljivo. Iz tog razloga, uređaji koji koriste rotacijsku kinetičku energiju moraju biti pažljivo projektirani i rukovati njima kako bi se smanjio rizik od nesreća.
- Ponekad ga je teško pohraniti. Za razliku od drugih izvora energije, poput električne energije ili goriva, kinetička energija rotacije ne može se jednostavno pohraniti. To uzrokuje da uređaji koji koriste kinetičku energiju rotacije moraju biti u stalnom kretanju kako bi održali svoju energiju, što u nekim slučajevima može biti izazovno.
- U nekim slučajevima to je neučinkovito. Neki uređaji koji koriste kinetičku energiju rotacije mogu izgubiti energiju zbog trenja i drugih čimbenika, što dugoročno smanjuje njihovu učinkovitost. Uređaji koji koriste kinetičku energiju rotacije također su skupi za održavanje i popravak zbog njihove složenosti i pokretnih dijelova koji ih sačinjavaju.
Kako se obrađuje i čuva
Kinetička energija rotacije ključna je u pretvorbi različitih oblika energije koji pružaju usluge društvu kako u radnom okruženju tako i kod kuće. Prema Centro de Estudios Cervantinos, ove energije koriste kinetiku na različite načine za transformaciju u druge oblike energije. Ovo su sljedeći načini na koje oni moraju transformirati ovu energiju:
- Energija vjetra pretvara kinetička energija pokretanja zračnih tijela u električnu energiju. Vjetar nastaje zbog složenih obrazaca promjena toplinske energije koje proizlaze iz zagrijavanja i hlađenja atmosfere i oceana sunčevim zračenjem.
- Hidroelektrana iskorištava kinetiku kretanja vode dok pada (u vodopadu ili brani hidroelektrane).
- Energija plime i oseke koristi energiju vode koja se kreće dok se kreće naprijed-nazad zbog plime i oseke.
- Toplinska energija je poseban oblik kinetičke energije. To nije energija cijelog pokretnog objekta, već ukupna energija kretanja, rotacije i vibracije atoma i molekula unutar objekta.
Što se tiče skladištenja, koriste se punjive mehaničke baterije koje su sastavljene na sljedeći način:
- Akumulatori pohranjuju mehaničku energiju na rotirajuću masu koja se naziva zamašnjak.
- Generatorski stroj pretvara mehaničku energiju u električnu energiju kako bi povratio energiju pohranjenu u zamašnjaku.
- reverzna pretvorba energije Provodi se aktiviranjem motora za punjenje akumulatora ili kondenzatora.
- Zamašnjak je integriran u električni motor-generator i tvori izolirani stroj, povezan s vanjskom stranom pomoću kabela i elektrokemijske baterije.
Nadam se da ćete s ovim informacijama moći naučiti više o kinetičkoj energiji rotacije i njezinim karakteristikama.