Tu y es presque.
Effectivement, le moment d’inertie est bien : J=1/2 m*R² (pour un cylindre plein)
Et l’énergie développée est : E=1/2 J*ώ² (oméga s’exprime en radians par seconde)
Ainsi, par exemple, pour un cylindre plein en acier, de 1 mètre de diamètre par 1 mètre de hauteur (soit 10 dm de diamètre par 10 dm de hauteur):
Masse : Pi * R² * h *d (densité) * g (9,81 m.s²)
soit : 3,1416 * 5 *5 * 10 * 7,85 * 9,81 = 60.482 N
(Dans ce calcul, j’utilise les décimètres pour les dimensions, ce qui donne un volume en litre et permet d’avoir directement la masse en Newtons)
J = 0,5 * 60452 * 0,5 *0,5 = 7560,3 N.m²
(Dans ce calcul-ci, j’utilise les mètres afin d’obtenir directement le moment d’inertie en N.m²)
Si on prend une vitesse tangentielle à la périphérie du cylindre de 1000 km/h
(donc inférieur à mach 1, pour éviter d’atteindre le mur du son. La vitesse de propagation du son dépend du milieu dans lequel il se propage et de la température. A 20°C, dans l'air, elle de 340 mètres par seconde soit 1 224 km/h. – sous vide, il est possible de passer cette barrière qui n’existe plus)
1000 km/h = 277,78 m/s
soit 555,56 rd/s (pour un cylindre d’1 mètre de diamètre - ce qui correspond à 5.305 tr/min)
E = 0,5 * 7560,3 * 555,56 * 555,56 = 1.166.711.699 joules soit 324 KW/h.
Soit un rapport puissance/poids de 52,57 W par kg.
Ce calcul est valable pour un cylindre plein, mais il est avantageux d'évider l'intérieur, puisque la masse au centre n'est pas très utile. Avec un cylindre d'1 mètre de diamètre extérieur et 0,7 mètre intérieur, on obtient un rapport puissance/poids de 78 W par kg à même vitesse de rotation.
Reste à calculer l’effet centrifuge que supporte le volant, c’est à dire l’accélération radiale qui se calcul avec les formules suivant : ar = V²/R ou ar = ώ² * R (ce qui revient au même).
Puis il faut comparer les valeurs avec la résistance des matériaux (en l’occurrence, ici, celle de l’acier)
Pour l’heure je n’ai pas le temps de faire ces calculs, mais ce que je puis dire, à titre d’exemple, c’est que dans un turbo de voiture, la périphérie des hélices est soumise à des contraintes beaucoup plus élevées.


