Energi Kinetik Rotasi
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| rotational kinetic energy/rəʊˈteɪʃənl kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ | energi kinetik rotasi |
Flywheel berputar menyimpan energi yang dapat digunakan
- Flywheel berat yang diputar dengan cepat dapat menggerakkan mesin selama beberapa menit setelah motor mati.
- Ia tidak pergi ke mana pun — namun jelas menyimpan energi dalam putarannya.
- Benda berputar memiliki energi kinetik rotasi, sama seperti benda bergerak memiliki energi translasi.
- Tukar massa dengan inersia rotasi dan kecepatan dengan kecepatan sudut, maka rumusnya mengikuti.
Rumus energi kinetik rotasi
- Benda berputar menyimpan $E_k = \tfrac12 I \omega^2$.
- Ini adalah kembar tepat dari $\tfrac12 m v^2$, dengan $I$ sebagai pengganti massa dan $\omega$ sebagai pengganti kecepatan.
- Seperti semua energi, ini adalah skalar, diukur dalam joule.
- Putaran lebih cepat atau inersia rotasi yang lebih besar keduanya menyimpan lebih banyak energi.
Putaran menyimpan energi
Ubah kecepatan sapuan sudut untuk merasakan bagaimana laju spin menyuplai energi kinetik rotasi.
Sebuah roda dengan inersia rotasi $I = 4\ \text{kg}\cdot\text{m}^2$ berputar pada kecepatan sudut $\omega = 3\ \tfrac{\text{rad}}{\text{s}}$. Berapakah energi kinetik rotasinya, dalam joule?
$E_k = \tfrac12 I\omega^2 = \tfrac12 (4)(9) = 18\ \text{J}$.
Manakah rumus untuk energi kinetik rotasi?
Rumusnya adalah $\tfrac12 I\omega^2$ — kembar rotasi dari $\tfrac12 mv^2$.
Energi kinetik rotasi diukur dalam ____.
Ini adalah energi, sehingga diukur dalam joule.
Ini bergantung pada kuadrat ω
- Karena adanya $\omega^2$, menggandakan laju putaran menyimpan empat kali lebih banyak energi.
- Inilah alasan mengapa flywheel diputar secepat kekuatan materialnya memungkinkan.
- Inersia rotasi juga berpengaruh, secara proporsional langsung — ganda $I$, gandakan energinya.
- Massa ditempatkan jauh dari sumbu (inersia rotasi besar $I$) menjadikannya penyimpan energi yang sangat efektif.
Jika sebuah flywheel menggandakan kecepatannya, energi kinetik rotasinya menjadi:
$E_k \propto \omega^2$, sehingga menggandakan $\omega$ menghasilkan empat kali lipatan energi.
Pilih semua cara untuk meningkatkan energi kinetik rotasi tersimpan pada flywheel.
Inersia rotasi $\omega$ atau massa yang lebih besar di tepi ($I$) meningkatkan energi $\tfrac12 I\omega^2$. Warna tidak berpengaruh.
Piringan gila sebagai baterai
- Beberapa bus dan mobil balap menyimpan energi pengereman dalam flywheel berputar, lalu menggunakannya kembali.
- Energi masuk sebagai $\tfrac12 I\omega^2$ dan keluar kembali untuk menggerakkan roda.
- Tanpa bahan kimia, tanpa keausan — hanya cakram yang berputar sangat cepat dan seimbang sempurna.
- Ini adalah "baterai" mekanis yang rapi yang dibangun berdasarkan satu rumus ini.
Flywheel yang berputar dapat digunakan untuk menyimpan energi dan melepaskannya kemudian.
Energi $\tfrac12 I\omega^2$ tersimpan dalam putaran dan dapat menggerakkan mesin setelahnya.
Gunakan inersia rotasi $I$ dan kecepatan angular $\omega$ dalam $\tfrac12 I\omega^2$, jangan gunakan massa biasa dan kecepatan linear. Benda bergulir memiliki kedua jenis energi kinetik sekaligus (pelajaran 6.5) — jangan lupa bagian putarnya.
Roda dengan inersia rotasi $I = 4\ \text{kg}\cdot\text{m}^2$ berputar pada kecepatan $\omega = 3\ \tfrac{\text{rad}}{\text{s}}$.
- $E_k = \tfrac12 I\omega^2 = \tfrac12 (4)(3^2) = \tfrac12 (4)(9) = 18\ \text{J}$.
Gandakan putaran menjadi $6\ \tfrac{\text{rad}}{\text{s}}$ dan $E_k = \tfrac12(4)(36) = 72\ \text{J}$ — empat kali lipatnya.
Energi kinetik rotasi adalah $E_k = \tfrac12 I\omega^2$, kembar dari $\tfrac12 mv^2$. Energi ini meningkat dengan kuadrat kecepatan sudut, sehingga menggandakan $\omega$ akan menyimpan empat kali energi. Piringan gila menggunakannya sebagai penyimpan energi mekanis.