Mikä on rotaatioenergia?

Pyörimisenergia on kineettisen energian komponentti, joka tulee kehon pyörimisestä. Se syntyy, kun minkä tahansa muotoinen aine pyörii pyörimiskeskuksen ympäri. Se voidaan muuntaa muunlaisiksi energiamuodoiksi, tyypillisimmin translaatio- ja lämpöenergiaksi. Pyörimiskineettisen energian ja lineaarisen kineettisen energian välillä on monia analogioita. Pyörimisenergialle on joitain käytännön sovelluksia, kuten energian varastointi pyörivään vauhtipyörään.

Energian säilymisen lain mukaan eristetyn järjestelmän energian kokonaismäärän on pysyttävä vakiona ajan kuluessa. Yhden tyyppisten energiahäviöiden on johdettava toisen tyyppisiin energiahyötyihin. Energian siirto tyyppien välillä tapahtuu usein liikemäärän vaihdon kautta aineen atomihiukkasten välillä. Esimerkkejä erilaisista energiamuodoista ovat pyörimisen lisäksi kemiallinen, potentiaalinen ja lämpöenergia. Pyörimisenergia on siksi yksi monista mahdollisista tavoista, joilla aine voi pitää energiaa.

Pyörimisenergian ja lineaarisen kineettisen energian välillä on monia analogioita. Massan sijaan pyörimisjärjestelmillä on hitausmomentti. Hitausmomenttia voidaan pitää vastuksena kulmakiihtyvyydelle – se on samanlainen kuin massa on vastus lineaarikiihtyvyydelle. Hitausmomentit kasvavat, kun aine on kauempana pyörimiskeskuksesta. Tämä johtuu siitä, että järjestelmää on vaikeampi saada pyörimään, jos sen aine sijaitsee kaukana keskustasta.

Samoin pyörimisjärjestelmillä on kulmanopeus lineaarisen nopeuden sijaan. Kulmanopeus mitataan radiaaneina sekunnissa, mikä vastaa noin 57.3 astetta sekunnissa. Sekä suuri hitausmomentti että suuri kulmanopeus vastaavat suurta pyörimisenergiaa. Energian säilymisen lain mukaan sama määrä pyörimisenergiaa voidaan saada vähentämällä järjestelmän hitausmomenttia ja lisäämällä samalla kulmanopeutta.

Yksi pyörimisenergian käytännön sovelluksista on vauhtipyörän akkujen käyttö. Aivan kuten tavallinen akku varastoi sähköenergiaa, vauhtipyörän akku varastoi pyörimisenergiaa. Vauhtipyörän akulla varustetussa junassa liikkuvan junan lineaarinen kineettinen energia voidaan siirtää junassa olevan vauhtipyörän pyörimisenergiaksi. Tämän siirron seurauksena junan nopeus pienenee. Jos energiaa ei menetetä lämmölle, kaikki junan liikkeen energia voidaan varastoida vauhtipyörään ja käyttää myöhemmin junan kiihdyttämiseen jälleen nopeuteen.