15.2 : Rotationsbewegung um eine feste Achse

Durch die Drehung eines starren Körpers um eine feste Achse folgt jeder Punkt in ihm einer kreisförmigen Bahn um eine bestimmte Linie oder einen bestimmten Punkt. Der Begriff dieser Art des Drehens wird durch die Winkelposition definiert, symbolisiert durch den Winkel θ. Dieser Winkel wird von einer statischen Referenzlinie zum rotierenden Objekt gemessen. Von dieser Winkelposition aus wird jede Abweichung als Winkelverschiebung bezeichnet, die mit dθ bezeichnet wird. Das Ausmaß dieser Verschiebung kann in Grad, Bogenmaß oder Umdrehungen berechnet werden, wobei eine Umdrehung 2π Bogenmaß entspricht. Diese Messung hilft dabei, die Position des Objekts in seiner Rotationsbewegung zu verstehen. Die Richtung der Winkelverschiebung wird durch die Rechte-Hand-Regel bestimmt, was bedeutet, dass sie an der Rotationsachse ausgerichtet ist.

Ein weiterer Aspekt der Rotationsbewegung ist die Winkelgeschwindigkeit, symbolisiert durch ω. Es gibt die Geschwindigkeit an, mit der sich die Winkelverschiebung ändert, und wird in Bogenmaß pro Sekunde quantifiziert. Die Winkelgeschwindigkeit definiert die Geschwindigkeit, mit der sich die Winkelverschiebung im Laufe der Zeit ändert, und wird im Bogenmaß pro Sekunde gemessen. Zusätzlich kommt das Konzept der Winkelbeschleunigung ins Spiel, symbolisiert durch α. Die Winkelbeschleunigung gibt an, wie schnell oder langsam sich die Winkelgeschwindigkeit im Laufe der Zeit ändert. Sie wird in der Einheit Bogenmaß pro Quadratsekunde gemessen.

Wie die Winkelverschiebung sind sowohl die Winkelgeschwindigkeit als auch die Winkelbeschleunigung Vektorgrößen, das heißt, sie haben sowohl Größe als auch Richtung. Diese Vektoren sind entlang der Drehachse ausgerichtet und geben die Drehrichtung an.

Das Verständnis dieser Konzepte ist von grundlegender Bedeutung, um die Mechanik der Rotationsbewegung zu verstehen. Sie bieten einen umfassenden Rahmen zum Verständnis der Rotation von Objekten und der Kräfte, die ihre Bewegung beeinflussen.