旋轉動能

---

簡介

質心和延展物體的動能值可以用旋轉動能來表示。線性動能和旋轉動能都是基於功-能原理以平行的方式發展起來的。旋轉動能的表示是基於物體旋轉的特定軸線。

旋轉動能：分析

在物體旋轉期間，會產生旋轉能量。總動能的一個重要部分被稱為旋轉能量。當旋轉能量基於物體的旋轉單獨出現時，就會出現慣性矩。角動能是用來定義旋轉能量的另一個術語（Cutting, Hindmarsh & Weir, 2020）。物體旋轉的一個相關且有目的的結果是它的旋轉能量。

圖 1：旋轉動能

旋轉動能和轉動慣量之間的關係本質上是成正比的。平方的大小也與角速度相關。旋轉動能和平動能都存在於滾動物體中。

旋轉動能的公式

可以透過遵循一個重要的公式來測量旋轉物體及其旋轉能量。用數學的方式，這個公式可以表示為 $\mathrm{K_R \:=\:1/2\: *I\: ω^{2}.}$ 在這個公式中，$\mathrm{K_R}$ 代表旋轉動能的值 (Liu et al. 2018)。符號“I”表示慣性矩的值。公式中的 ω 表示角速度的值。

旋轉動能是透過考慮慣性矩和角速度計算結果的一半來表示的。這個表示式可以用來表示動能的線性形式和旋轉形式。功的原理與完成整個旋轉所需的能量成正比。慣性矩和施加的扭矩之間的平行關係與此相關 (Zhao & Tresp, 2018)。作用在質量上的力用 m 表示。這是從正面和背面考慮的。

牛頓第二定律與旋轉動能的關係

牛頓第二定律的概念與旋轉動能的基礎緊密相連。根據牛頓第二定律，加速度的值等於速度的合力值。速度值需要除以精確的時間量。

圖 2：旋轉目標

牛頓旋轉第二定律很重要，因為從中可以提取角加速度的值。透過考慮最終速度結果的一半來提取平均速度值 (Zhang et al. 2020)。物體的旋轉軸因物體而異。未連線的物體及其旋轉軸圍繞質心旋轉。

旋轉動能的相關單位

旋轉動能在 SI 單位制中用 J（焦耳）表示。在 MKS 單位制中，該單位用 $\mathrm{kg.m^2.s^{-2}}$ 表示。透過呈現這一點，旋轉動能值在維動能公式中表示。維公式也是一個重要的部分，可以用旋轉動能的基本公式來表示。與慣性矩相關的維公式等於 $\mathrm{M^1L^2T^0}$。角速度也與此相關 (Ariska, Akhsan & Zulherman, 2018)。

它的維公式是 $\mathrm{M^0L^0T^{-1}}$。旋轉動能的值可以透過減去角速度值和慣性矩的值來提取。這個減法的結果是 $\mathrm{M^1L^2T^{-2}}$。

旋轉動能的特性

就任何其他物體而言，動能都更大。旋轉動能可以轉化為其他形式的能量。速度和動能之間存在著重要的關係。這種關係本質上是成正比的。隨著物體速度的變化，動能會增加和減少 (Zhang et al. 2018)。旋轉動能是用焦耳來測量和表示的。物體的方向與旋轉動能緊密相關。旋轉動能的使用幫助當地使用者在使用正常過程中產生能量。

圖 3：動能與滾動的關係

結論

在風力發電機中可以發現旋轉動能，其中葉片由風力驅動。風擊中葉片並使其旋轉。葉片的這種運動有助於發電。在這種情況下，運動的空氣具有動能。在這個過程中，動能被輸出並轉化為機械能。可以基於此分析功和能之間的關係。在萬有引力和勻速圓周運動中，旋轉動能也發揮著重要的作用。

常見問題

Q1. 旋轉功率公式的意義是什麼？

A1. 旋轉功率公式很重要，因為它有助於提取動能的值。根據這個公式，還可以計算慣性矩的值。

Q2. 滾動物體中存在哪些型別的能量？

A2. 滾動物體是評估旋轉動能的一個很好的例子。在這樣的物體中，平動能和旋轉動能都存在。

Q3. 測量慣性矩的單位是什麼？

A3. 磁場強度單位被認為是測量慣性矩的合適單位。質量時間和距離是與慣性矩測量相關的兩個重要因素。

Q4. 哪個因素會影響物體的旋轉動能？

A4. 物體旋轉的速度是旋轉動能所依賴的主要因素。物體旋轉得越快，能量水平就越高。質量的位置也是一個重要的因素。