Rotația este mișcarea circulară a unui obiect. Într-un plan, un obiect se rotește în jurul unui centru (sau punct ) de rotație . În spațiul 3D, un obiect se rotește în jurul unei linii numită axă . Dacă axa de rotație este situată în interiorul corpului, atunci se spune că corpul se rotește de la sine sau are spin , care are o viteză relativă și poate avea un moment unghiular . Mișcarea circulară în jurul unui punct exterior, cum ar fi rotația Pământului în jurul Soarelui , se numește mișcare orbitală , sau mai precis, rotație orbitală .
Cuvântul rotație, ca și cuvântul mișcare, are două sensuri în matematică. În primul rând, un proces continuu de deplasare se numește mișcare, iar în al doilea rând, și mult mai des, în matematică, transformarea izometrică se numește mișcare , fiind interesat doar de pozițiile inițiale și finale. În consecință, cuvântul „rotație” se poate referi și la un proces continuu și la o transformare izometrică. În acest din urmă caz, termenul „ turn ” este mai frecvent folosit.
Matematic , rotația este o astfel de mișcare a unui corp absolut rigid , care, spre deosebire de translație , menține unul sau mai multe puncte nemișcate. Această definiție se aplică atât spațiului plat, cât și spațiului tridimensional. Rotația în spațiul tridimensional menține linia fixă, adică în spațiul tridimensional, rotația are loc în jurul axei. Aceasta este o consecință a teoremei de rotație a lui Euler .
Un set complet de mișcări ale corpului rigid include rotația, translația sau o combinație a ambelor.
Dacă o rotație în jurul unui punct sau unei axe este suprapusă de o a doua rotație în jurul aceluiași punct/axă, rezultatul este o a treia rotație totală. Inversarea ( inversiunea ) unei rotații este, de asemenea, o rotație. Astfel, tot felul de rotații în jurul unui punct/axă formează un grup : un grup de rotații . Cu toate acestea, rotirea în jurul unui punct sau axă și rotirea în jurul unui alt punct/axă poate duce uneori la o altă mișcare, cum ar fi translația.
Rotația în jurul axelor x , y și z se numește rotație principală . Rotația în jurul unei axe arbitrare poate fi considerată secvențial, din punct de vedere al componentelor: mai întâi rotația în jurul axei x , apoi ca rotație în jurul axei y și apoi rotația în jurul axei z . Cu alte cuvinte, pentru rotația spațială, se poate descompune în componente de bază.
În dinamica zborului , principalele axe de rotație sunt numite înclinare , rotire și rostogolire . Aceeași terminologie este folosită în grafica computerizată .
Viteza de rotație este specificată prin frecvența unghiulară (rad/s), frecvența ( turări /s, rpm) sau perioadă (secunde, zile etc.). Modificarea în timp a frecvenței unghiulare este accelerația unghiulară (rad/s²). Această schimbare este cauzată de momentul forței . Raportul dintre momentul forței și accelerația unghiulară indică cât de dificil este pornirea, oprirea sau schimbarea rotației și se numește momentul de inerție .
Vectorul viteză unghiulară descrie direcția de rotație. În mod similar, momentul forței este, de asemenea, un vector.
Conform regulii mâinii drepte, direcția în depărtare de observator corespunde rotației în sensul acelor de ceasornic, iar direcția către observator corespunde rotației în sens invers acelor de ceasornic, ca un șurub .
O rotație este pur și simplu o orientare radială secvențială către un punct comun. Punctul comun este situat pe axa de rotație, care este perpendiculară pe planul de rotație. Dacă axa de rotație este situată în afara corpului, atunci se spune că corpul este pe orbită. Nu există nicio diferență fundamentală între „rotație”, „mișcare orbitală” și/sau „rotire”. Diferența este pur și simplu în locația axei de rotație: fie este în interiorul corpului rotativ, fie în exterior. Această diferență poate fi demonstrată atât pentru corpurile „rigide”, cât și pentru cele „nerigide”.
În astronomie , rotația este un fenomen observat frecvent. Stele , planete și corpuri similare se rotesc în jurul axelor lor. Viteza de rotație a planetelor sistemului solar a fost măsurată mai întâi prin observație vizuală. Viteza de rotație a stelelor este măsurată prin deplasarea Doppler sau prin urmărirea zonelor active de pe suprafață.
Această rotație are o accelerație centrifugă în cadrul de referință de pe Pământ, care compensează ușor forța gravitațională din apropierea ecuatorului . Primul efect este că greutatea obiectului este puțin mai mică la ecuator. Și un alt efect este că Pământul este ușor deformat în forma unui sferoid la poli.
O altă consecință a rotației planetelor este fenomenul de precesiune . Asemenea unui giroscop , efectul general este o ușoară „câlcitură” în mișcarea axei planetelor. În prezent, înclinația axei pământului față de planul orbital ( planul eclipticii ) este de 23,45 grade, dar acest unghi se schimbă încet. (Vezi și Echinocții preliminare ).
Deoarece mișcarea orbitală este adesea folosită ca sinonim pentru rotație, în multe științe, în special în astronomie și în domenii conexe, mișcarea orbitală este folosită atunci când un corp se mișcă în jurul altuia, în timp ce rotația este folosită pentru a însemna rotația în jurul unei axe. Sateliții se învârt în jurul planetelor lor, planetele se învârt în jurul stelelor lor (cum ar fi Pământul în jurul Soarelui), iar stelele se învârt încet în jurul centrilor lor galaxiei . Mișcarea părților componente ale galaxiilor este complexă, dar de obicei include elemente de rotație.
Majoritatea planetelor din sistemul nostru solar , inclusiv Pământul , se rotesc pe axa lor în aceeași direcție în care orbitează Soarele . Excepțiile sunt Venus și Uranus . De asemenea, Uranus se rotește în aproape aceeași direcție în raport cu orbita sa. Ipoteza actuală este că Uranus și-a început rotația inițială exact în aceeași orientare ca orbita sa, dar apoi a suferit un impact secundar puternic la începutul istoriei sale. Venus poate fi considerată ca rotindu-se încet înapoi (sau „de sus în jos”). Planeta pitică Pluto (fosta considerată o planetă) are și o rotație anormală.
În dinamica zborului , sunt cunoscute trei variante de rotație a aeronavei: înclinare , rotire și rostogolire . Termenul „rotație” în aviație este, de asemenea, folosit pentru a se referi la pitch up (nasul sus), în special în timpul urcării după decolare.
Multe atracții folosesc rotația. Roata mare are o axă orizontală centrală și axe paralele cu aceasta în fiecare coș, în jurul căreia se realizează rotația opusă rotației principale sub acțiunea gravitației sau de la o antrenare mecanică. Drept urmare, coșurile rămân verticale tot timpul (nu se rotesc). În acest caz, vectorul deplasării fiecărui coș descrie un cerc. Caruselul asigură rotația în jurul unei axe verticale. Multe atracții oferă rotație simultană în jurul mai multor axe. Într-un carusel oscilant, rotația în jurul axei verticale este asigurată de motor, în timp ce rotația în jurul axei orizontale este cauzată de forța centripetă . Într -un roller coaster , atunci când se rotește în jurul unei axe orizontale, forța de inerție ține oamenii la locul lor pentru una sau mai multe revoluții.
Spin-ul joacă un rol important în multe sporturi. Twisted lovește topspin și backspin în tenis , rotind o minge de fotbal. Învârtirile mingii sunt stânga , dreapta , sus și jos , numite șuruburi la biliard . O filmare de tip arc în baseball și cricket . Înclinația , biellmann , cămila și alte rotiri în patinaj artistic . Rachetele de tenis de masă sunt îmbunătățite, astfel încât jucătorii să poată roti mingea atunci când sunt loviti.