¿Qué es la energía cinética de rotación?
La energía cinética de rotación es la energía que tiene un cuerpo por el hecho de girar en torno a un eje. Al igual que un objeto en movimiento posee energía cinética de traslación (\(\tfrac{1}{2}mv^2\)), un cuerpo que rota almacena energía que depende de cómo se distribuye su masa alrededor del eje (el momento de inercia, \(I\)) y de la rapidez con la que gira (la velocidad angular, \(\omega\)). Esta calculadora sirve para cualquier cuerpo en rotación: volantes de inercia, ruedas, engranajes, planetas o turbinas.
La fórmula
La energía cinética de rotación se obtiene con la siguiente expresión:
$$EC = \frac{1}{2} \cdot I \cdot \omega^2$$
donde EC se mide en julios (J), I es el momento de inercia en kilogramos por metro al cuadrado (kg·m²) y ω es la velocidad angular en radianes por segundo (rad/s). Conviene fijarse en que la energía crece con el cuadrado de la velocidad angular: por eso, duplicar la velocidad de giro cuadruplica la energía almacenada.
Cómo usar la calculadora
Introduce el momento de inercia de tu objeto y su velocidad angular, y obtendrás directamente la energía cinética. Si conoces la velocidad en revoluciones por minuto (RPM), conviértela antes: \(\omega \, (\text{rad/s}) = \text{RPM} \times 2\pi / 60\).
Ejemplo resuelto
Un volante de inercia tiene un momento de inercia de \(I = 2 \ \text{kg}\cdot\text{m}^2\) y gira a \(\omega = 10 \ \text{rad/s}\). Entonces $$EC = \frac{1}{2} \times 2 \times 10^2 = \frac{1}{2} \times 2 \times 100 = 100 \ \text{julios}.$$ Por tanto, el volante almacena 100 J de energía cinética de rotación.
Preguntas frecuentes
¿Qué unidades debo usar? Utiliza unidades del SI: kg·m² para la inercia y rad/s para la velocidad angular, así obtendrás la energía en julios.
¿Cómo paso de RPM a rad/s? Multiplica las RPM por 2π y divide entre 60. Por ejemplo, \(60 \ \text{RPM} = 60 \times 6{,}2832 / 60 \approx 6{,}28 \ \text{rad/s}\).
¿Por qué la energía depende del cuadrado de ω? La energía cinética depende del cuadrado de la velocidad tanto en el movimiento lineal como en el de rotación; por eso, incluso aumentos moderados de la velocidad de giro disparan la energía almacenada.
