Обертальний рух твердого тіла: рівняння, формули

У природі і техніці ми часто стикаємося з проявом обертального руху твердих тіл, наприклад, валів і шестерень. Як у фізиці описують цей тип руху, які формули і рівняння для цього застосовуються, ці та інші питання висвітлюються в даній статті.

Що таке обертання?

Кожен з нас інтуїтивно уявляє, про який рух піде мова. Обертання – це процес, при якому тіло та матеріальна точка рухається по круговій траєкторії навколо деякої осі. З геометричної точки зору вісь обертання твердого тіла – це пряма, відстань до якої в процесі переміщення залишається незмінним. Цю відстань називають радіусом обертання. Далі будемо позначати його буквою r. Якщо вісь обертання проходить через центр мас тіла, то її називають власною віссю. Прикладом обертання навколо власної осі є відповідний рух планет Сонячної системи.

Щоб обертання відбувалося, має існувати центростремительное прискорення, яке виникає за рахунок доцентрової сили. Ця сила спрямована від центру мас тіла до осі обертання. Природа доцентрової сили може бути самою різною. Так, в космічному масштабі її роль виконує гравітація, якщо тіло закріплено ниткою, то сила натягу останньої буде доцентрової. Коли тіло обертається навколо власної осі, роль доцентрової сили відіграє внутрішнє електрохімічне взаємодія між складовими тіло елементами (молекулами, атомами).

Необхідно розуміти, що без присутності доцентрової сили тіло буде рухатися прямолінійно.