Apa pun yang berputar - roda gila, roda yang menggelinding menuruni bukit, pemain skater yang menarik lengannya - menyimpan energi dalam putarannya. Kalkulator ini menghitung energi kinetik rotasi menggunakan KE_rot = ½Iω², memungkinkan Anda menyelesaikan rumus momen inersia atau kecepatan sudut secara terbalik, dan menambahkan suku translasi untuk benda yang berputar dan bergerak maju.
Cara kerja Kalkulator Energi Kinetik Rotasi
Kalkulator menerapkan KE_rot = ½ × I × ω² secara langsung: kalkulator ini mengalikan momen inersia (I, dalam kg·m²) dengan kuadrat kecepatan sudut (ω, dalam rad/s) dan membagi hasilnya menjadi dua. Rumusnya adalah analog rotasi langsung dari rumus energi kinetik linier yang sudah dikenal KE = ½mv² — momen inersia berperan sebagai massa, dan kecepatan sudut berperan sebagai kecepatan linier.
Istilah kuadrat dalam ω berarti energi kinetik rotasi tumbuh jauh lebih cepat daripada kecepatan sudut itu sendiri. Menggandakan kecepatan putaran flywheel akan melipatgandakan energi yang disimpannya, itulah sebabnya flywheel penyimpan energi dirancang untuk berputar secepat yang dimungkinkan oleh materialnya, bukan sekadar dibuat lebih berat.
Masukan dan artinya
Momen inersia (kg·m²): bagaimana massa suatu benda didistribusikan relatif terhadap sumbu rotasinya. Cakram padat, lingkaran, dan bola dengan massa dan jari-jari yang sama semuanya mempunyai momen inersia yang berbeda karena massanya berada pada jarak rata-rata yang berbeda dari sumbunya — gunakan kalkulator Momen Inersia untuk menghitung I bentuk-bentuk umum sebelum memasukkannya ke sini.
Kecepatan sudut (rad/s): seberapa cepat benda berputar, dalam radian per detik. Untuk mengonversi dari RPM, kalikan dengan 2π/60 ≈ 0,1047.
Untuk tab Total Bergulir — massa (kg) dan kecepatan linier (m/s): massa total benda dan kecepatan pusat massa bergerak maju, digunakan untuk menghitung suku translasi ½mv² yang ditambahkan ke suku rotasi.
Batasan dan kasus tepi
Kalkulator ini mengasumsikan benda tegar berputar pada sumbu tetap (atau menggelinding tanpa tergelincir, untuk tab Total Bergulir). Perhitungan ini tidak memperhitungkan energi yang hilang karena gesekan, hambatan udara, atau selip antara benda yang menggelinding dan permukaannya — sistem nyata membuang sebagian energi ini sebagai panas, jadi KE_rot = ½Iω² mewakili energi maksimum yang tersimpan, belum tentu energi yang dapat diperoleh kembali dalam praktiknya.
Pada tab Solve, penyelesaian kecepatan sudut memerlukan nilai energi non-negatif dan momen inersia positif; penyelesaian momen inersia memerlukan kecepatan sudut yang bukan nol, karena benda diam (ω = 0) menyimpan energi kinetik rotasi nol, berapa pun distribusi massanya.