L’énergie de rotation est la composante de l’énergie cinétique qui provient de la rotation d’un corps. Cela se produit lorsque toute forme de matière tourne autour d’un centre de rotation. Il peut être converti en d’autres formes d’énergie, le plus généralement en énergie de translation et en énergie thermique. De nombreuses analogies existent entre l’énergie cinétique de rotation et l’énergie cinétique linéaire. Il existe des applications pratiques pour l’énergie de rotation, telles que le stockage d’énergie dans un volant d’inertie en rotation.
La loi de conservation de l’énergie stipule que la quantité totale d’énergie dans un système isolé doit rester constante dans le temps. Les pertes d’énergie d’un type doivent entraîner des gains d’énergie d’un autre type. Le transfert d’énergie entre les types se produit souvent par l’échange de quantité de mouvement entre les particules atomiques de la matière. Des exemples de différentes formes d’énergie comprennent les produits chimiques, potentiels et thermiques, en plus de la rotation. L’énergie de rotation est donc l’une des nombreuses façons possibles pour la matière de retenir l’énergie.
Il existe de nombreuses analogies entre l’énergie de rotation et l’énergie cinétique linéaire. Au lieu de la masse, les systèmes de rotation ont un moment d’inertie. Le moment d’inertie peut être considéré comme la résistance à l’accélération angulaire – c’est similaire à la façon dont la masse est la résistance à l’accélération linéaire. Les moments d’inertie augmentent lorsque la matière est plus éloignée du centre de rotation. En effet, il est plus difficile de faire tourner un système si sa matière est située loin du centre.
De même, les systèmes de rotation ont une vitesse angulaire au lieu d’une vitesse linéaire. La vitesse angulaire est mesurée en radians par seconde, ce qui équivaut à environ 57.3 degrés par seconde. Un moment d’inertie élevé et une vitesse angulaire élevée correspondent à une énergie de rotation élevée. Selon la loi de conservation de l’énergie, la même quantité d’énergie de rotation peut être obtenue en réduisant le moment d’inertie d’un système tout en augmentant la vitesse angulaire.
Une application pratique de l’énergie de rotation est l’utilisation de batteries à volant d’inertie. Tout comme une batterie standard stocke l’énergie électrique, une batterie à volant d’inertie stocke l’énergie de rotation. Dans un train avec une batterie à volant, l’énergie cinétique linéaire du train en mouvement peut être transférée à l’énergie de rotation du volant embarqué. L’effet de ce transfert sera une réduction de la vitesse du train. Si aucune énergie n’est perdue en chaleur, toute l’énergie du mouvement du train peut être stockée dans le volant d’inertie et ensuite utilisée pour accélérer à nouveau le train.