Mecánica de cuerpo rígido ideal — verificación aritmética
Aritmética de energía rotacional del volante de inercia
Calcule la energía cinética rotacional almacenada a partir de un momento de inercia documentado o de una de las dos geometrías idealizadas explícitamente. Esto no es un cálculo de velocidad segura, tensión o contención.
Resultado aritmético
Aritmética implementada
E=½Jω²
disco sólido uniforme:J=½mR²
anillo delgado ideal:J=mR²
Aquí n está en revoluciones por minuto, ω en radianes por segundo, J en kg·m², m en kg, R en metros y E en julios. Las ecuaciones del disco y el anillo aplican solo a las idealizaciones uniformes indicadas que giran alrededor del eje de simetría central. Use J directo para cualquier otra geometría, con su fuente documentada.
Fuentes de mecánica y unidades
MIT OpenCourseWare, Classical Mechanics §16.3 proporciona la energía cinética rotacional y la inercia del eje central del disco uniforme. OpenStax University Physics §11.2 deriva J=mR² para una banda delgada. NIST SP811 AppendixB.8 proporciona las relaciones lb·ft²→kg·m², kWh→J y de caballos de fuerza mecánicos. La implementación utiliza definiciones exactas: 1 lb=0.45359237 kg, 1 ft=0.3048 m, 1 in=0.0254 m, 1 kWh=3,600,000 J y 1 hp mecánico=745.69987158227022 W.
Lo que el resultado no significa
La energía almacenada no es automáticamente energía entregable. Las pérdidas, las velocidades de operación máximas/mínimas y la eficiencia de conversión son externas. No se puede inferir una velocidad segura del volante de inercia a partir de una sola ecuación genérica de tensión en la banda: la tensión real depende de la geometría, el modelo del material, la temperatura, los defectos de fabricación, las concentraciones de tensión, la fatiga, el comportamiento de fractura, los accesorios y los requisitos de contención.
