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 ).

Ayrıca bakınız

Referanslar