Home » Meio Ambiente » Energia Cinética Rotacional: [Conceito, uso e exemplos]

Energia Cinética Rotacional: [Conceito, uso e exemplos]

O que é energia cinética rotacional?

É a energia cinética de um corpo rígido que gira em torno de um eixo fixo e que depende do momento de inércia e da velocidade angular do corpo.

Quanto mais distante a massa do corpo estiver do eixo de rotação, mais energia será necessária para que o corpo adquira uma velocidade angular.

energia cinética

É de grande importância para turbinas, motores, geradores, pneus, rodas, eixos, hélices.

Por exemplo:

Exemplos dessa energia são pêndulos, balanças, peões e, em escala cósmica, a rotação de todos os corpos celestes conhecidos, como a terra, os planetas, os satélites, o Sol, as estrelas e as galáxias.

Esta rotação é feita em torno de um eixo que define a simetria nos sistemas.

Isso demonstra que movimentos rotacionais estão presentes em vários fenômenos naturais.

Que vantagens tem?

Vantagens:

    • É uma energia limpa e renovável.
    • É fácil de instalar.
    • Os parques geradores podem estar localizados em terrenos impróprios para outros fins.
    • Pode coexistir com outros usos da terra, como lavouras baixas e pastagens.
    • Não pode ser utilizado como única fonte de energia, devido à intermitência do vento.

Que desvantagens tem?

Desvantagens:

  • Os picos de geração podem não coincidir com os picos de consumo.
  • Sua capacidade de geração não pode ser medida.

Como é produzida a energia cinética rotacional?

Como explicamos, a energia cinética rotacional é produzida quando um corpo rígido gira em torno de um eixo fixo, como pneus de veículos, motores de automóveis ou as pás de um moinho de vento.

Por exemplo:

Uma patinadora no gelo faz o movimento usando a energia de seu corpo.

Um nadador usa energia rotacional aplicando um movimento rotacional para seus braços para fique à tona.

Um ioiô gira em seu próprio eixo.

energia cinética rotacionalO pião é um sólido de revolução com um ponto fixo que permanece em contato com o solo.

Embora a priori o giro real do pião possa parecer bastante simples, a verdade é que não é, mas é composto pela combinação de três movimentos diferentes:

    • O movimento de rotação do topo em torno de um eixo que passa pelo ponto de contato fixo.
  • Um movimento de precessão em torno de um eixo vertical, o que faz com que o eixo de rotação varie ao longo do tempo.
  • Uma oscilação do eixo acima mencionado, chamada nutação, que varia sua inclinação.

De interesse natural para a física é a combinação desses três movimentos, uma vez que o mesmo está presente na maioria dos movimentos rotacionais naturais.

Em que unidades é medido?

Como energia associada aos corpos em movimento, a Energia Cinética Rotacional depende da massa e da velocidade do corpo.

O vento movendo as pás de um moinho de vento, por exemplo.

A energia cinética (Ec) é medida em joules (J), a massa (m) é medida em quilogramas (kg) e a velocidade (v) é medida em metros/segundo (m/s).

Como se transforma?

A energia cinética rotacional é muito importante na transformação de outras energias para prestar serviços aos seres humanos em suas atividades diárias tanto no trabalho quanto em casa.

De acordo com o Centro de Estudios Cervantinos, a maneira como essas energias aproveitam a cinética para se transformar são as seguintes:

  1. A energia eólica, que aproveita a cinética dos corpos de ar em movimento, convertendo-a em eletricidade. O próprio vento é inicialmente criado através de padrões complexos de mudanças na energia térmica à medida que a atmosfera e os oceanos são aquecidos e resfriados pelo sol.
  2. energia hidroelétrica aproveita a cinética da água em movimento quando cai (em uma cachoeira ou represa hidrelétrica).
  3. energia das marés Ele aproveita a energia da água em movimento à medida que se move para frente e para trás devido às marés.
  4. energia térmica (temperatura) é um tipo especial de energia cinética. Não é a energia de todo um objeto em movimento, é a energia total do movimento, rotação e vibração dos átomos e moléculas dentro de um objeto.

Do exposto, segue-se que esta energia é bastante versátil S pode ser usado de muitas maneiras. Por isso é tão importante conhecê-lo e estudá-lo.

Como é armazenado?

O armazenamento de energia cinética rotacional é obtido através de baterias mecânicas recarregáveis, que são compostos por da seguinte maneira:

  1. Dispositivos de armazenamento armazenam energia mecânica na forma de energia cinética em uma massa rolante conhecida como volante.
  2. Uma máquina que funciona como gerador é responsável por transformar energia mecânica em energia elétrica, para recuperar a energia armazenada no volante.
  3. Através da ativação de um motor, a conversão inversa de energia é realizada para carregar o acumulador ou em um condensador.
  4. O volante de inércia, incorporado ao motor-gerador elétrico, configura uma máquina isolada, conectada ao exterior por meio de cabos e a uma bateria eletroquímica.

O que precisamos para produzir energia cinética rotacional?

  1. Para que um corpo adquira energia cinética ou de movimento (translação) é necessário aplicar-lhe uma força.
  2. Quanto maior o tempo em que essa força estiver atuando, maior será a velocidade do corpo e por isso sua energia também será maior.
  3. Outro fator que influencia é a massa do corpo; Por exemplo, se uma bola com massa de cinco gramas está se movendo em nossa direção a uma velocidade de 2 quilômetros por hora (2 km/h), não faremos nenhum esforço para evitá-la.
  4. Mas se com a mesma velocidade um caminhão estiver se movendo em nossa direção, não haverá chance de evitar a colisão.
  5. Bem, mas o ponto material só é capaz de se mover, mas não de girar, pois não tem extensão.
  6. O sólido rígido, por outro lado, pode girar e, portanto, a contribuição da rotação deve ser adicionada à energia cinética translacional.
  7. Para alterar o estado de rotação do corpo, é necessário que atue uma força que gere um momento em torno de um ponto ou eixo de rotação.

Por exemplo:

    • Imagine o momento de abrir e fechar uma porta pesada.
  • Por instinto, tentaremos exercer a força na maior distância possível do eixo de rotação; assim, a associação força-distância é responsável pela rotação do portão.
  • Da mesma forma tentaremos que a direção da força que aplicamos seja perpendicular à porta.
  • O momento de uma força é o que permite conhecer a capacidade dessa força de alterar o estado de rotação do corpo em torno de um eixo de rotação que passa por esse ponto.

Assim, as forças são responsáveis ​​por modificar a tradução de corpos, ou seja, são o agente dinâmico da tradução.

O momento da força é responsável por modificar a rotação dos corpos, ou seja, o agente dinâmico de rotação.

É um tipo eficiente de energia?

A energia cinética rotacional é altamente eficiente, pois é responsável por colocar em operação turbinas, motores, geradores, pneus, rodas, eixos e hélices.

Por isso é aplicado em todas as nossas atividades diárias e, além disso, Serve para nos proporcionar o conforto em nossas casas e escritórios, porque é a energia que gira turbinas eólicas, motores e turbinas para a produção de energia hidrelétrica, energia eólica, energia térmica, entre outras.

É renovável ou não renovável?

energia cinética rotacionalSe tomarmos como base o conceito de que As energias renováveis são aqueles cuja utilização não implique o consumo de matérias-primas, devemos chegar à convicção de que a energia cinética rotacional é renovável.

Como explicamos, Esta energia é essencial para a produção de outras energias, que sejam renováveis, como a energia eólica, que utiliza o vento; Energia solar, que usa o rei estrela; energia das marés, que se baseia nos movimentos do mar, ou energia hidráulica, movimentos dos rios.

Todas essas energias são limpas, eficientes e sustentáveis, Eles contém em si enormes quantidades de energia e se forem usados ​​em meios adequados pode ser explorado em vez de energias convencionais, essa causa graves danos ao meio ambiente.

Um pouco de história sobre energia cinética rotacional

A energia cinética foi descoberta pelos britânicos James Prescott Joule (1818-1889), um dos físicos mais notáveis ​​de seu tempo, conhecido sobretudo por suas pesquisas em eletricidade, termodinâmica e energia, a quem devemos a unidade identificada com o J de Joule ou Joule, utilizado nas medições de Energia.

sergio koifman

Sobre Sergio Koifman

Sergio Koifman é um renomado biólogo com mais de duas décadas de experiência dedicadas à pesquisa e ao entendimento dos ecossistemas naturais. Seu extenso histórico inclui estudos aprofundados sobre a biodiversidade, conservação e sustentabilidade ambiental. Ao longo de sua carreira, Sergio desempenhou um papel fundamental na preservação da vida selvagem e na promoção de práticas sustentáveis. Sua paixão e compromisso em relação à natureza o tornam uma autoridade respeitada na comunidade científica e um defensor incansável da proteção ambiental. Seu trabalho tem um impacto duradouro na preservação dos ecossistemas e na conscientização ambiental.