Pamiętamy, że energia kinetyczna punktu materialnego równa jest połowie iloczynu jego masy przez kwadrat jego prędkości :
. |
(5.19) |
Energia kinetyczna posiada własność addytywności. Oznacza to, że energia kinetyczna układu punktów materialnych równa jest sumie ich energii kinetycznych.
. |
(5.20) |
Pamiętamy również, że w ruchu obrotowym prędkość poruszającego się punktu zależna jest od jego odległości od osi obrotu natomiast prędkość kątowa jest dla wszystkich punktów ta sama. Prędkość liniowa punktu wiąże się z prędkością kątową związkiem analogicznym do wzoru (5.5)
. |
(5.21) |
Wykorzystamy te informacje zapisując wyrażenie dla energii kinetycznej układu punktów materialnych będących w ruchu obrotowym.
(5.22) |
Rozpoznajemy tu wprowadzoną wzorem (5.12) wielkość zwaną momentem bezwładności, która dla układu punktów materialnych określona jest wyrażeniem
(5.23) |
Zwróćmy uwagę, że moment bezwładności nie stanowi własności ciała, jak np. masa. W jego określeniu występuje bowiem kwadrat odległości od punktu względem którego następuje obrót, jest więc zależny od położenia tego punktu w przestrzeni.
Energię kinetyczną ruchu obrotowego układu punktów materialnych wyrażamy więc wzorem
Widzimy, że wzór na energię kinetyczną w ruchu obrotowym ma podobną postać do wzoru (4.12), ale prędkość zastąpiła prędkość kątowa, a masę zastąpił moment bezwładności. |