Energi perputaran

Kinetic energy of rotating body with moment of inertia and angular velocityTemplat:SHORTDESC:Kinetic energy of rotating body with moment of inertia and angular velocity

Energi perputaran atau energi kinetik sudut adalah energi kinetik akibat perputaran suatu objek dan merupakan bagian dari energi kinetik totalnya. Jika energi perputaran dilihat secara terpisah di sekitar sumbu perputaran suatu objek, maka ketergantungan berikut pada momen inersia objek diamati:^[1] E perputaran = 1 2 I ω 2 {\displaystyle E_{\text{perputaran}}={\tfrac {1}{2}}I\omega ^{2}} $E_{\text{perputaran}}={\tfrac {1}{2}}I\omega ^{2}$ di mana

ω {\displaystyle \omega \ } $\omega \$ adalah kecepatan sudut
I {\displaystyle I\ } $I\$ adalah momen inersia terhadap sumbu perputaran
E {\displaystyle E\ } $E\$ adalah energi kinetik

Usaha mekanis yang dibutuhkan atau diterapkan selama perputaran adalah torsi dikalikan sudut perputaran. Daya sesaat dari benda yang mengalami percepatan sudut adalah torsi dikalikan kecepatan sudut. Untuk benda yang mengambang bebas (tidak terikat), sumbu perputaran biasanya berada di sekitar pusat massanya.

Perhatikan hubungan erat antara hasil energi perputaran dan energi yang dimiliki oleh gerak linier (atau translasi): E translasi = 1 2 m v 2 {\displaystyle E_{\text{translasi}}={\tfrac {1}{2}}mv^{2}} $E_{\text{translasi}}={\tfrac {1}{2}}mv^{2}$

Dalam sistem yang berputar, momen inersia, I, mengambil peran sebagai massa, m, dan kecepatan sudut, ω {\displaystyle \omega } $\omega$ , mengambil peran kecepatan linier, v. Energi perputaran dari silinder yang menggelinding bervariasi dari setengah energi translasi (jika bermassa) hingga sama dengan energi translasi (jika berongga).

Salah satu contohnya adalah perhitungan energi kinetik perputaran Bumi. Karena Bumi memiliki periode perputaran sideris 23,93 jam, maka kecepatan sudutnya adalah 7,29×10⁻⁵ rad·s⁻¹.^[2] Bumi mempunyai momen inersia, I = 8,04×10³⁷ kg·m².^[3] Oleh karena itu, Bumi memiliki energi kinetik perputaran sebesar 2,14×10²⁹ J.

Sebagian energi perputaran Bumi juga dapat dimanfaatkan menggunakan energi pasang surut. Gesekan tambahan dari dua gelombang pasang surut global menciptakan energi secara fisik, memperlambat kecepatan sudut Bumi ω secara infinitesimal. Karena kekekalan momentum sudut, proses ini mentransfer momentum sudut ke gerak orbit Bulan, meningkatkan jaraknya dari Bumi dan periode orbitnya (lihat penguncian pasang surut untuk penjelasan yang lebih rinci tentang proses ini).