Como um disco giratório e energia cinética mudariam se seu momento de inércia fosse cinco vezes maior, mas a velocidade angular menor?
Veja como a energia cinética mudaria quando o momento da inércia aumentar e a velocidade angular diminuir:
Entendendo os conceitos *
Momento da inércia (i): Esta é uma medida da resistência de um objeto às mudanças em sua rotação. Um momento maior de inércia significa que é mais difícil iniciar ou interromper a rotação do objeto. Pense nisso como massa rotacional.
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velocidade angular (ω): É assim que um objeto está girando, medido em radianos por segundo.
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Energia cinética (KE): Essa é a energia que um objeto possui devido ao seu movimento. Para um objeto rotativo, a energia cinética é determinada pelo momento de inércia e velocidade angular.
A fórmula A energia cinética (KE) de um objeto rotativa é dada por:
Ke =(1/2) * i * ω²
análise *
Momento de inércia aumenta: Se o momento da inércia (i) for cinco vezes maior, a energia cinética seria cinco vezes maior, assumindo que a velocidade angular permanecesse a mesma.
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A velocidade angular diminui: Se a velocidade angular (ω) diminuir, a energia cinética diminuiria pelo quadrado da diminuição da velocidade angular. Por exemplo, se as metades da velocidade angular, a energia cinética se tornaria um quarto de seu valor original.
O efeito combinado Nesse cenário, onde o momento da inércia aumenta cinco vezes e a velocidade angular diminui, o efeito líquido na energia cinética é:
1.
Aumente devido ao momento de inércia: O KE aumentaria em um fator de 5.
2.
diminuir devido à velocidade angular: O KE diminuiria por um fator que depende da diminuição da velocidade angular. Se a velocidade angular for reduzida pela metade, o KE diminuiria em um fator de 4 (2 quadrado).
O resultado A mudança geral na energia cinética depende da magnitude da diminuição da velocidade angular. Aqui estão algumas possibilidades:
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metades de velocidade angular: O KE aumenta em um fator de 5/4 (cinco vezes maior devido a I, quatro vezes menor devido a Ω).
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A velocidade angular diminui em um fator de 5: KE permanece o mesmo. O aumento de I é exatamente compensado pela diminuição de ω².
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A velocidade angular diminui em um fator de 10: O KE diminui em um fator de 2 (cinco vezes maior devido a I, 100 vezes menor devido a Ω).
em conclusão: A mudança na energia cinética é determinada pelo equilíbrio entre o aumento do momento de inércia e a diminuição da velocidade angular.