Dönme enerjisi - Rotational energy
Dönme enerjisi veya açısal kinetik enerji , bir cismin dönmesinden kaynaklanan kinetik enerjidir ve toplam kinetik enerjisinin bir parçasıdır . Bir cismin dönme ekseni etrafındaki dönme enerjisine ayrı ayrı bakıldığında , cismin eylemsizlik momentine aşağıdaki bağımlılık gözlemlenir:
nerede
- bir açısal hız
- bir atalet momenti dönme ekseni etrafında
- olduğu kinetik enerji
Mekanik iş dönüşü sırasında için gerekli olan veya uygulanan tork kez dönüş açısıdır. Açısal olarak hızlanan bir cismin anlık gücü , tork çarpı açısal hızdır. Serbest yüzen (bağlanmamış) nesneler için, dönme ekseni genellikle kütle merkezinin etrafındadır .
Dönme enerjisi sonucu ile doğrusal (veya öteleme) hareket tarafından tutulan enerji arasındaki yakın ilişkiye dikkat edin:
Döner sisteminde, atalet momenti , bir kütle, rolünü alır m ve açısal hızı , lineer hız, rol alır hac . Yuvarlanan bir silindirin dönme enerjisi, öteleme enerjisinin yarısından (büyükse) öteleme enerjisinin (içi boşsa) aynısına kadar değişir.
Bir örnek, Dünya'nın dönme kinetik enerjisinin hesaplanmasıdır . Dünya yaklaşık 23.93 saatlik bir periyoda sahip olduğundan, açısal hızı 7.29×10 −5 rad/s'dir. Dünyanın bir eylemsizlik momenti vardır, I = 8.04×10 37 kg·m 2 . Bu nedenle 2.138×10 29 J dönme kinetik enerjisine sahiptir.
Dünyanın dönme enerjisini gerçekten kullanmanın iyi bir örneği, Fransız Guyanası'ndaki Avrupa uzay limanının konumudur . Bu, ekvatorun yaklaşık 5 derece içindedir, bu nedenle buradan doğuya doğru uzay roketi fırlatmaları (esas olarak jeo-sabit uydular için), ekvatordaki dünyanın neredeyse tüm dönüş hızını elde eder (yaklaşık 1.000 mil, bir tür " sapan "faydası). Bu , 28 derecelik kuzey enleminde dünyanın daha düşük nispi dönüş hızı nedeniyle yalnızca yaklaşık 900 mil / saat ek fayda sağlayan Kennedy Uzay Merkezi'nden (ABD) doğudan yapılan roket fırlatmalarına kıyasla fırlatma başına önemli roket yakıtı tasarrufu sağlar .
Dünyanın dönme enerjisinin bir kısmı gelgit gücü kullanılarak da kullanılabilir . İki küresel gelgit dalgasının ek sürtünmesi, fiziksel bir şekilde enerji yaratır ve Dünya'nın açısal hızını ω sonsuz derecede yavaşlatır . Açısal momentumun korunumu nedeniyle , bu süreç açısal momentumu Ay'ın yörünge hareketine aktarır, Ay'ın Dünya'dan uzaklığını ve yörünge periyodunu arttırır (bu sürecin daha ayrıntılı açıklaması için gelgit kilitlemesine bakın ).