回転運動には、原子の周りの電子の運動と地球の周りの月の運動が含まれます。オブジェクトが回転すると、さまざまなセクションが異なる速度と加速度で移動するため、粒子と見なすことはできません。その結果、オブジェクトはパーティクルの集まりとして表示される必要があります。回転運動は、物体が固定軸の周りを回転することとして定義されます。剛体のすべての粒子が円を描いて移動する場合、その中心は直線上にあり、回転軸と呼ばれ、その物体は純粋な回転運動をしていると言われます。回転軸は体の内側と外側の両方にあります。回転軸上の粒子は静止したままです。
剛体の平面運動
剛体に外力を加えても、形状や体積は変化しません。力が剛体に適用されると、力の大きさに関係なく、その粒子間の距離は変化しません。
実際には、誰も完全に硬直しているわけではありません。外力を加えると、何らかの形で誰でも変形する可能性があります。剛体は、外力による変化が無視できるほど小さい固体です。剛体のすべての要素が固定平面に対して平行に移動する場合、オブジェクトの運動は平面運動と呼ばれます。平面運動は、次のように 2 つのカテゴリに分類できます。
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最も純粋な形の回転運動:
物理学における回転運動では、剛体は固定平面に垂直な固定軸に沿って回転します。つまり、慣性座標系に対して、軸は一定であり、移動したり方向を変えたりしません。
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一般的な飛行機の動き:
この運動は、固定平面に対応する純粋な並進運動と、その平面に垂直な軸に沿った純粋な回転運動のブレンドと考えることができます。
角速度と角加速度
時間間隔の開始点と終了点の半径の間の角度は、回転ホイールの角変位です。ラジアンは SI 単位です。 1 秒あたりのラジアン単位の平均角速度 (ギリシャ記号オメガ)。
スリップすることなく直線的に転がる車輪を考えてみましょう。リムに固定された点の直線変位は、前方変位に等しくなります。
この状況でのホイールの通常の前進速度は、v =d/ t =( rθ)/ t =rω です。ここで、r は回転の中心と決定された速度ポイントの間の距離です。
aT =r(ω f − ω o)/ t は rα に等しく、車輪の典型的な前方加速度です。加速度のこの構成要素は、オブジェクトの変化する速度を表します。速度ベクトルは進行方向と同じ方向です。
線形加速度の半径成分は v =d/ t =( rθ)/ t =rω です。
トルク
ヒンジから最も離れた端を押す方が、中央を押すよりも簡単にドアを開けられます。予想されるように、適用される力の量と適用点とヒンジの間の距離は、ドアの回転傾向に影響します。トルクは、t が r × F sin θ に等しいと定義されます。この場合、F は加えられた力として定義でき、r は作用点から回転運動の中心までの距離であり、θ は間の角度を指します。 r と F.
慣性モーメント
t =r F =RMA =Mr 2 ( a/ r) =Mr 2α を得るには、直角 90 度 (F と r の間の直角) のトルクの式にニュートンの第 2 法則を代入します。回転中心周りの質量点の慣性モーメントは、量 Mr 2 で表されます。
質量が同じで質量分布が異なる 2 つのオブジェクトを考えます。フライホイールに似た、車軸上のストラットで支えられた重いリングが最初のオブジェクトになる可能性があります。 2 番目のオブジェクトの質量は、中心軸に近い可能性があります。 2 つのオブジェクトの質量が等しい場合でも、物理学における剛体の回転運動の開始のしやすさは、質量の量だけでなく影響を受けるため、フライホイールを 1 秒あたりの回転数を高くするのがより困難になることは明らかです。質量だけでなく、質量の分布によっても。
剛体の場合、一般に回転慣性として知られる慣性モーメントの基本的な定義は、I =∑ m i r i 2 であり、SI キログラムメートル 2 で測定されます。
結論
物理学における回転運動はより複雑であるため、剛体運動が測定されます。太陽が気体の球であるのとは対照的に、柔軟性のない物体とは、蓄音機のターンテーブルなど、硬い形状を維持する何かが内部にあるオブジェクトです。直線運動の運動方程式は、回転するオブジェクトの多くの方程式に匹敵します。
