L’energia di rotazione è la componente dell’energia cinetica che deriva dalla rotazione di un corpo. Risulta quando qualsiasi forma di materia ruota attorno a un centro di rotazione. Può essere convertito in altre forme di energia, più tipicamente energia traslazionale e termica. Esistono molte analogie tra l’energia cinetica rotazionale e l’energia cinetica lineare. Ci sono alcune applicazioni pratiche per l’energia rotazionale, come l’immagazzinamento di energia in un volano rotante.
La legge di conservazione dell’energia sostiene che la quantità totale di energia in un sistema isolato deve rimanere costante nel tempo. Le perdite di energia di un tipo devono tradursi in guadagni di energia di un altro tipo. Il trasferimento di energia tra i tipi avviene spesso attraverso lo scambio di quantità di moto tra le particelle atomiche della materia. Esempi di diverse forme di energia includono chimica, potenziale e termica, oltre a quella rotazionale. L’energia di rotazione, quindi, è uno dei tanti modi possibili in cui la materia può trattenere l’energia.
Ci sono molte analogie tra l’energia rotazionale e l’energia cinetica lineare. Invece della massa, i sistemi rotazionali hanno un momento d’inerzia. Il momento d’inerzia può essere pensato come la resistenza all’accelerazione angolare: è simile a come la massa è la resistenza all’accelerazione lineare. I momenti di inerzia aumentano quando la materia è più lontana dal centro di rotazione. Questo perché è più difficile far girare un sistema se la sua materia si trova lontano dal centro.
Allo stesso modo, i sistemi rotazionali hanno una velocità angolare invece di una velocità lineare. La velocità angolare viene misurata in radianti al secondo, che è pari a circa 57.3 gradi al secondo. Sia l’elevato momento di inerzia che l’elevata velocità angolare corrispondono a un’elevata energia di rotazione. Secondo la legge di conservazione dell’energia, la stessa quantità di energia rotazionale può essere ottenuta riducendo il momento d’inerzia di un sistema mentre aumenta la velocità angolare.
Un’applicazione pratica dell’energia rotazionale è l’uso di batterie a volano. Proprio come una batteria standard immagazzina energia elettrica, una batteria a volano immagazzina energia rotazionale. In un treno con batteria a volano, l’energia cinetica lineare del treno in movimento può essere trasferita all’energia di rotazione del volano di bordo. L’effetto di questo trasferimento sarà una riduzione della velocità del treno. Se nessuna energia viene dispersa in calore, tutta l’energia del movimento del treno può essere immagazzinata nel volano e successivamente utilizzata per accelerare nuovamente il treno fino alla velocità.