旋转动能

✍ dations ◷ 2025-07-11 00:07:57 #经典力学,能量,物理量

旋转动能或角动能是物体旋转的动能,是物体总动能的一部分。固定参考系于物体的质心,则旋转动能与物体的转动惯量之关系是

这里, ω {\displaystyle \omega \,\!} 是角速度, I {\displaystyle I\,\!} 是转动惯量。

特别注意,在平移运动与旋转运动里,动能的方程式的相似:

在旋转系里,转动惯量 I {\displaystyle I\,\!} 代替了质量 m {\displaystyle m\,\!} 的角色;角速度 ω {\displaystyle \omega \,\!} 代替了直线速度 v {\displaystyle v\,\!} 的角色。

地球的自转周期大约是23.93小时。它的角速度是7.29×10-5 rad·s-1。假设地球形状是完美的球形,它的质量密度非常的均匀。那么,它的转动惯量是 I {\displaystyle I\,\!} = 9.72×1037 kg·m2。因此,它拥有旋转动能2.58×1029焦耳。

如此巨大的动能,如果能加以利用,肯定会造福人群。借着潮汐能,可以开发出一部分旋转动能。但是,这方法也添加全球性浪潮的摩擦力,微量的减慢地球的角速度 ω {\displaystyle \omega \,\!} 。依照角动量守恒定律,月亮环绕地球运行的角动量、距离、周期都会因此增加。

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