Pöörlemise kineetiline energia
Pöörlev objekt talletab kineetilist energiat oma pöörlemises, mille annab pool inertsimomendi ja nurkkiiruse ruudu korrutisest — see on pöörlemisanaloog avaldisele pool mv².
Practise this conceptKinnitatud teljel pöörlev ratas ei liigu kuhugi, ometi nõuab selle peatamine tõelist tööd — seega sisaldab see ilmselgelt energiat. See energia on ½Iω², avaldise ½mv² pöörlemiskaksik, kus massi asemel on inertsimoment ja kiiruse asemel nurkkiirus. Need kaks avaldist on üks ja sama väide liikumise kohta, kirjutatud korra kulgemise ja korra pöörlemise jaoks.
Ruudu tõttu on pöörlemiskiirus määrav. Kahekordista nurkkiirus ja talletatud energia neljakordistub; just seepärast on hooratas tõsine energiasalvesti ja just seepärast on purunenud hooratas ohtlik. Ja kuna inertsimoment sõltub massi jaotusest, ehitatakse hooratas välisservast raskeks: seesama kilogramm talletab seal palju rohkem energiat kui rummu lähedal.
Veerev keha teeb mõlemat korraga ja selle kineetiline energia on nende summa: ½mv² edasiliikuva massikeskme jaoks pluss ½Iω² pöörlemise jaoks ümber selle keskme. Jäta teine liige kahe silma vahele ja veeremisülesanded tulevad valed. Just seepärast jõuab kaldpinnalt lastud pall alla aeglasemalt kui kõrvalt lastud hõõrdevaba klots — osa raskusjõu energiast läks pöörlema panemiseks, mitte edasi kiirendamiseks.
Key ideas
Requires: Inertsimoment ja pöörlemisdünaamika, Töö ja energia
Unlocks: Lagrange'i mehaanika, Veeremine
Formulas
| Symbol | Name | Unit |
|---|---|---|
| energia | J (džaul) | |
| inertsimoment | kg*m^2 (kilogramm-ruutmeeter) | |
| nurkkiirus | rad/s (radiaan sekundis) |
Common misconceptions
- Paigal pöörleval kehal ei ole kineetilist energiat, sest selle massikese ei liigu kuhugi.
- Veereva keha kineetiline energia on lihtsalt ½mv², sama nagu libisemisel.
- Nurkkiiruse kahekordistamine kahekordistab pöörlemise kineetilise energia.
Resources
Kuulub nende TÜ ainete hulka
See mõiste on kaardistatud järgmis(t)e Tartu Ülikooli õppekava aine(te) osaliseks kattmiseks.
- Füüsika praktikum I - mehaanika ja soojusõpetusLTFY.01.004
- Mehaanika ja soojusõpetusLTFY.01.006
- Analüütiline mehaanikaLTFY.04.016