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 del anillo se aplican únicamente a las idealizaciones uniformes indicadas que giran alrededor del eje de simetría central. Utilice 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 deduce J=mR² para una correa delgada. NIST SP811 AppendixB.8 proporciona las relaciones lb·ft²→kg·m², kWh→J y de caballo de fuerza mecánico. La implementación utiliza definiciones exactas: 1lb=0,45359237kg, 1ft=0,3048m, 1in=0,0254m, 1kWh=3.600.000J y 1 hp mecánico=745,69987158227022W.
Lo que el resultado no significa
La energía almacenada no es automáticamente energía entregable. Las pérdidas, las velocidades de funcionamiento máximas/mínimas y la eficiencia de conversión son externas. No se puede inferir una velocidad segura del volante de inercia a partir de una única ecuación genérica de tensión en anillo: la tensión real depende de la geometría, el modelo de material, la temperatura, los defectos de fabricación, las concentraciones de tensión, la fatiga, el comportamiento de fractura, los accesorios y los requisitos de contención.
