Comprender los tipos de energía cinética
* Energía cinética traslacional (ke_trans): La energía que posee un objeto debido a su movimiento de un punto a otro. Depende de la masa del objeto (m) y su velocidad lineal (v):ke_trans =(1/2) mv²
* Energía cinética rotacional (ke_rot): La energía que posee un objeto debido a su rotación alrededor de un eje. Depende del momento de inercia del objeto (i) y su velocidad angular (ω):ke_rot =(1/2) iΩ²
El desglose para un objeto rodante
Un objeto rodante tiene energía cinética traslacional y rotacional. La proporción de cada uno depende de la forma del objeto y de cómo rueda.
Para una esfera, disco o cilindro sólidos:
* Momento de inercia (i): Para una esfera sólida, disco o cilindro que gira alrededor de su eje central, i =(2/5) Mr² (esfera), i =(1/2) Mr² (disco), o i =(1/2) Mr² (cilindro), donde 'r' es el radio.
* Velocidad angular (Ω): ω =V/R (donde 'V' es la velocidad lineal)
Calcular la relación
1. Energía cinética total (ke_total): Ke_total =ke_trans + ke_rot
2. Sustituto: Ke_total =(1/2) mv² + (1/2) iω²
3. Sustituye 'I' y 'ω': Ke_total =(1/2) mv² + (1/2) * (momento de inercia) * (v/r) ²
4. Simplifique: El resultado será una constante multiplicada por (1/2) MV². Esta constante representa la fracción de la energía cinética total que es traslacional.
resultado
Para una esfera sólida, disco o rodaje de cilindro sin deslizar:
* Translacional ke/total ke =2/7 (para una esfera)
* traduccional ke/total ke =1/3 (para un disco o cilindro)
Notas importantes:
* Este análisis supone que el objeto está rodando sin deslizarse. Esto significa que el punto de contacto con la superficie tiene velocidad cero.
* Para otras formas, el momento de inercia será diferente, y la fracción de la energía cinética de la traducción también cambiará.
¡Avíseme si desea explorar los cálculos para una forma o situación diferente!
