Rotasjon om en fast akse

Rotasjon om en fast akse er et spesialtilfelle av rotasjonsbevegelse. Fast-akse-hypotesen utelukker muligheten av at en akse endrer orientering, og kan ikke beskrive fenomener slik som nutasjon eller presesjon. Ifølge Eulers rotasjonsteorem er samtidig rotasjon om et antall stasjonære akser på samme tid umulig, hvis to rotasjoner foregår på samme tid, vil en ny rotasjonsakse oppstå.

Denne artikkelen antar at rotasjonen også er stabil, slik at intet dreiemoment trengs for å holde den gående. Kinematikken og dynamikken for rotasjon av et stivt legeme rundt en fast akse er matematisk mye enklere enn de for fri rotasjon av et stivt legeme, de er fullstendig analoge med dem for lineær bevegelse langs en enkelt fast retning, noe som ikke er sant for fri rotasjon av et stivt legeme. Uttrykkene for kinetisk energi for legemet, og for kreftene på legemets deler, er også enklere for rotasjon rundt en fast akse, enn for generell rotasjonsbevegelse. Av disse grunnene læres rotasjon rundt en fast akse typisk bort i introduksjonskurs i fysikk etter at studentene har mestret lineær bevegelse, den fullstendige generaliteten for rotasjonsbevegelse læres typisk ikke bort i introduksjonskurs i fysikk.

Eksempler og anvendelser

Konstant vinkelhastighet

Det enkleste tilfellet av rotasjon rundt en fast akse er det med konstant vinkelhastighet. Det totale dreiemomentet er null. I eksemplet med at jorda roterer rundt sin egen akse, er det meget lite friksjon. For en vifte, anvender motoren et dreiemoment for å kompensere for friksjon. På samme måte som med vifta, demonstrerer utstyr i masseproduksjonsindustri rotasjon om en fast akse effektivt. For eksempel brukes en dreiebenk til å effektivt øke produktiviteten, deformeringen og dreieoperasjoner. Rotasjonsvinkelen er en lineær funksjon av tiden, som modulo 360° er en periodisk funksjon.

Et eksempel på dette er tolegemeproblemet med sirkulære baner.