Home » Articole » Articole » Știință » Fizica » Mecanica » Energia cinetică de rotație

Energia cinetică de rotație

postat în: Mecanica 0

În această secțiune, definim două mărimi noi care sunt utile pentru analiza proprietăților obiectelor rotative: momentul de inerție și energia cinetică de rotație. Cu aceste proprietăți definite, vom avea două instrumente importante de care avem nevoie pentru analiza dinamicii rotaționale.

Orice obiect în mișcare are energie cinetică. Știm cum să calculăm acest lucru pentru un corp aflat în mișcare de translație, dar ce ziceți de un corp rigid în mișcare de rotație? Acest lucru ar putea părea complicat, deoarece fiecare punct de pe corpul rigid are o viteză diferită. Cu toate acestea, putem folosi viteza unghiulară – care este aceeași pentru întregul corp rigid – pentru a exprima energia cinetică pentru un obiect în rotație. Figura 10.17 prezintă un exemplu de corp rotativ foarte energetic: o piatră de tocilă electrică propulsată de un motor. Scânteile zboară, iar zgomotul și vibrațiile sunt generate pe măsură ce piatra de șlefuire își face treaba. Acest sistem are o energie considerabilă, o parte din ea sub formă de căldură, lumină, sunet și vibrații. Cu toate acestea, cea mai mare parte din această energie este sub formă de energie cinetică de rotație.

(Energia cinetică de rotație a tocilei este convertită în căldură, lumină, sunet și vibrație.)

Energia în mișcarea de rotație nu este o formă nouă de energie; mai degrabă, este energia asociată cu mișcarea de rotație, la fel ca energia cinetică în mișcarea de translație. Cu toate acestea, deoarece energia cinetică este dată de K = ½ mv2, iar viteza este o mărime care este diferită pentru fiecare punct al unui corp care se rotește în jurul unei axe, este logic să găsim o modalitate de a scrie energia cinetică în termenii variabilei ω, care este aceeași pentru toate punctele de pe un corp rotativ rigid. Pentru o singură particulă care se rotește în jurul unei axe fixe, acest lucru este simplu de calculat. Putem raporta viteza unghiulară la mărimea vitezei de translație folosind relația vt = ωr, unde r este distanța particulei față de axa de rotație și vt este viteza sa tangențială. Înlocuind în ecuație energia cinetică, găsim

K = ½ mv2t = ½ m(ωr)2 = ½ (mr22.

În cazul unui corp rigid rotativ, putem împărți orice corp într-un număr mare de mase mai mici, fiecare având o masă mj și distanța față de axa de rotație rj, astfel încât masa totală a corpului să fie egală cu suma. maselor individuale: M=∑jmj. Fiecare masă mai mică are viteza tangențială vj, unde am renunțat la indicele t pentru moment. Energia cinetică totală a corpului rigid rotativ este

K = ∑j ½ mjv2j = ∑j ½ mj(rjωj)2

și deoarece ωj = ω pentru toate masele,

(10.16)   K = ½ (∑jmjr2j2.

 

Unitățile ecuației 10.16 sunt jouli (J). Ecuația din această formă este completă, dar incomodă; trebuie să găsim o modalitate de a o generaliza.

Sursa: Physics, University Physics (OpenStax), gratuit sub licență CC BY 4.0. Traducere și adaptare de Nicolae Sfetcu. © 2023 MultiMedia Publishing, Fizica, Volumul 1

Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 2
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $9.99$34.55 Selectează opțiunile
Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 1
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $9.99$34.55 Selectează opțiunile
Mecanica fenomenologică
Mecanica fenomenologică

O privire de ansamblu asupra mecanicii clasice, care intenționează să ofere o acoperire a principiilor și tehnicilor fundamentale, un domeniu vechi dar care se află la baza întregii fizicii, și care în ultimii ani a cunoscut o dezvoltare rapidă. Se … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $4.99 Selectează opțiunile

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *