Mecânica de corpo rígido ideal — verificação aritmética
Aritmética da Energia Rotacional do Volante de Inércia
Calcule a energia cinética rotacional armazenada a partir de um momento de inércia documentado ou de uma das duas geometrias explicitamente idealizadas. Isto não é um cálculo de velocidade segura, tensão ou contenção.
Resultado aritmético
Aritmética implementada
E=½Jω²
disco sólido uniforme: J=½mR²
anel fino ideal: J=mR²
Aqui n está em rotações por minuto, ω em radianos por segundo, J em kg·m², m em kg, R em metros e E em joules. As equações do disco e do anel aplicam-se apenas às idealizações uniformes indicadas, em rotação em torno do eixo de simetria central. Utilize J direto para qualquer outra geometria, com a sua fonte documentada.
Fontes de mecânica e unidades
MIT OpenCourseWare, Mecânica Clássica §16.3 apresenta a energia cinética rotacional e a inércia do disco uniforme em torno do eixo central. OpenStax University Physics §11.2 deduz J=mR² para uma argola fina. NIST SP811 Apêndice B.8 apresenta as relações lb·ft²→kg·m², kWh→J e cavalo-vapor mecânico. A implementação utiliza definições exatas: 1 lb=0,45359237 kg, 1 ft=0,3048 m, 1 in=0,0254 m, 1 kWh=3.600.000 J e 1 hp mecânico=745,69987158227022 W.
O que o resultado não significa
A energia armazenada não é automaticamente energia fornecível. As perdas, as velocidades de funcionamento máximas/mínimas e a eficiência de conversão são externas. Uma velocidade segura do volante de inércia não pode ser inferida a partir de uma única equação genérica de tensão na argola: a tensão real depende da geometria, do modelo do material, da temperatura, dos defeitos de fabrico, das concentrações de tensão, da fadiga, do comportamento à fratura, dos acessórios e dos requisitos de contenção.
