Kaj je rotacijska energija?

Rotacijska energija je komponenta kinetične energije, ki izhaja iz rotacije telesa. Nastane, ko se katera koli oblika snovi vrti okoli središča vrtenja. Lahko se pretvori v druge oblike energije, najpogosteje translatorno in toplotno energijo. Obstaja veliko analogij med rotacijsko kinetično energijo in linearno kinetično energijo. Obstaja nekaj praktičnih aplikacij za rotacijsko energijo, kot je shranjevanje energije v vrtečem se vztrajniku.

Zakon o ohranjanju energije pravi, da mora celotna količina energije v izoliranem sistemu skozi čas ostati konstantna. Izgube energije ene vrste morajo povzročiti pridobivanje energije druge vrste. Prenos energije med vrstami se pogosto zgodi z izmenjavo zagona med atomskimi delci snovi. Primeri različnih oblik energije vključujejo kemično, potencialno in toplotno, poleg rotacijske. Rotacijska energija je torej eden od mnogih možnih načinov, kako lahko materija zadrži energijo.

Obstaja veliko analogij med rotacijsko energijo in linearno kinetično energijo. Namesto mase imajo rotacijski sistemi vztrajnostni moment. Vztrajnostni moment lahko predstavljamo kot odpornost proti kotnemu pospešku – podobno je, kako je masa upor proti linearnemu pospešku. Vztrajnostni trenutki se povečajo, ko je snov dlje od središča vrtenja. To je zato, ker je težje spraviti sistem, da se vrti, če se njegova snov nahaja daleč od središča.

Podobno imajo rotacijski sistemi kotno hitrost namesto linearne hitrosti. Kotna hitrost se meri v radianih na sekundo, kar je približno 57.3 stopinje na sekundo. Visoki rotacijski energiji ustrezata tako visok vztrajnostni moment kot visoka kotna hitrost. Po zakonu o ohranjanju energije lahko enako količino rotacijske energije dobimo tako, da zmanjšamo vztrajnostni moment sistema in hkrati povečamo kotno hitrost.

Ena praktična uporaba rotacijske energije je uporaba vztrajnikovih baterij. Tako kot standardna baterija shranjuje električno energijo, baterija z vztrajnikom shranjuje rotacijsko energijo. Pri vlaku z baterijo vztrajnika se linearna kinetična energija gibljivega vlaka lahko prenese na rotacijsko energijo vztrajnika na vozilu. Učinek tega prenosa bo zmanjšanje hitrosti vlaka. Če se energija ne izgubi zaradi toplote, se lahko vsa energija gibanja vlaka shrani v vztrajnik in se kasneje uporabi za ponovno pospeševanje vlaka do hitrosti.