Вращение: различия между версиями

6 байт добавлено ,  7 лет назад
Нет описания правки
{{Значения|Вращение (значения)}}
[[Файл:Rotating Sphere.gif|right|thumb|Вращение сферы вокруг оси.]]
'''Враще́ние'''  — [[круговое движение]] объекта. В плоском пространстве объект вращается вокруг ''центра'' (или ''[[Точка (геометрия)|точки]]'') ''вращения''. В [[Трёхмерное пространство|трёхмерном пространстве]] объект вращается вокруг [[Прямая|линии]], называемой ''осью''. Если ось вращения расположена внутри тела, то говорят, что тело вращается само по себе или обладает ''[[спин]]ом'', который имеет относительную [[скорость]] и может иметь [[момент импульса]]. Круговое движение относительно внешней точки, например, вращение [[Земля|Земли]] вокруг [[Солнце|Солнца]], называется ''[[Орбита|орбитальным]] движением'' или, более точно, ''орбитальным вращением''.
 
== Математика ==
{{main|Поворот}}
Слово "«вращение"», как и слово "«движение"», в математике имеет два значения. Во-первых, движением называется непрерывный процесс перемещения, а во-вторых, причём намного чаще, в математике движением называют [[Изометрия (математика)|изометрическое преобразование]], интересуясь лишь начальным и конечным положениями. Соответственно слово "«вращение"» также может относиться как к непрерывному процессу, так и к изометрическому преобразованию. В последнем случае чаще употребляется термин "«[[поворот]]"».
 
[[Математика|Математически]] вращение  — это такое движение [[Абсолютно твёрдое тело|абсолютно твёрдого тела]], которое, в отличие от [[Параллельный перенос|переноса]], сохраняет неподвижными одну или несколько точек. Это определение применимо как для плоского, так и для трёхмерного пространства. Вращение в трёхмерном пространстве сохраняет неподвижной линию, т.е.то есть в трёхмерном пространстве вращение происходит вокруг оси. Это является следствием [[Теорема вращения Эйлера|теоремы вращения Эйлера]].
 
Полный набор движений абсолютно твёрдого тела включает вращение, перенос или их комбинацию.
 
[[Файл:Rotation illustration.png|right|thumb|Вращение плоской фигуры вокруг точки]]
Если на вращение вокруг точки или оси накладывается второе вращение вокруг той же точки/оси, результатом будет третье суммарное вращение. Реверс ([[Обратный элемент|инверсия]]) вращения также является вращением. Таким образом, все виды вращений вокруг точки/оси образуют [[Группа (математика)|группу]]. Однако, вращение вокруг точки или оси и вращение вокруг другой точки/оси может иногда дать в результате другое движение, например, перенос.
 
Вращение вокруг осей ''x'', ''y'' и ''z'' называется ''основным вращением''. Вращение вокруг произвольной оси можно рассматривать последовательно, по составляющим: сначала вращение вокруг оси ''x'', затем как вращение вокруг оси ''y'', и затем вращение вокруг оси ''z''. Иначе говоря, для пространственного вращения можно сделать декомпозицию на основные составляющие.
Это вращение имеет [[Центробежная сила|центробежное ускорение]] в системе отсчёта на Земле, которое слегка компенсирует силу гравитации вблизи [[экватор]]а. Первый эффект состоит в том, что на экваторе вес объекта слегка меньше. А другой эффект заключается в том, что Земля слегка деформирована в форму сплюснутого у полюсов сфероида.
 
Другое следствие вращения планет состоит в явлении [[Прецессия|прецессии]]. Подобно [[гироскоп]]у, общий эффект состоит в лёгком "«вихлянии"» движения оси планет. В настоящее время наклон земной оси к орбитальной плоскости ([[Плоскость эклиптики|плоскости эклиптики]]) составляет 23.45 градуса, но этот угол медленно изменяется. (См. также [[Предварение равноденствий]]).
 
=== Вращение и орбитальное движение ===
{{Main|Орбита}}
 
[[Файл:Земля22.jpg|thumb|right|Связь между осью вращения, плоскостью орбиты и [[Наклон оси вращения‎вращения|наклоном оси вращения]] (для Земли).]]
 
Поскольку движение по орбите часто используется как синоним вращения, во многих науках, особенно в астрономии и смежных областях, орбитальное движение применяется тогда, когда одно тело движется вокруг другого, тогда как вращение используется для обозначения вращения вокруг оси. Спутники вращаются вокруг своих планет, планеты движутся вокруг своих звёзд (как, например, Земля вокруг Солнца), а звёзды медленно вращаются вокруг своих [[Галактика|центров галактик]]. Движение составных частей галактик является сложным, но оно обычно включает в себя элементы вращения.
{{Main|Движение Солнца и планет по небесной сфере}}
 
Большинство [[Планета|планет]] нашей [[Солнечная система|солнечной системы]], включая [[Земля|Землю]], вращаются вокруг своей оси в том же направлении, в котором они движутся по орбите вокруг [[Солнце|Солнца]]. Исключение составляют [[Венера (планета)|Венера]] и [[Уран (планета)|Уран]]. Уран тоже вращается почти в том же направлении по отношению к своей орбите. Современная гипотеза состоит в том, что Уран начинал первоначальное вращение точно в той же ориентации, что и движение по орбите, однако затем получил сильный боковой удар на раннем этапе своей истории. Венеру можно считать медленно вращающейся в обратном направлении (или "«сверху вниз"»). [[Карликовая планета]] [[Плутон (карликовая планета)|Плутон]] (ранее считавшийся планетой) тоже имеет аномальное вращение.
 
== Физика ==
[[Файл: Rotation_v_spin_Parent_1.png|thumb|Орбитальное движение в сравнении со спином]]
 
Скорость вращения задаётся [[Угловая частота|угловой частотой]] (рад/с), [[Частота|частотой]] ([[Оборот (единица измерения)|обороты]]/с, обороты/мин) или [[Период колебаний|периодом]] (секунды, дни, и  т. д.). Изменение во времени угловой частоты есть угловое ускорение (рад/с²). Это изменение вызывается [[Момент силы|моментом силы]]. Отношение момента силы к угловому ускорению показывает, насколько трудно начать, остановить или изменить вращение, и называется [[Момент инерции|моментом инерции]].
 
''Вектор'' [[Угловая скорость|угловой скорости]] описывает направление вращения. Аналогично, момент силы тоже является вектором.
 
В соответствии с [[Правило правой руки|правилом правой руки]] направление от наблюдателя соответствует вращению по часовой стрелке, а направление к наблюдателю  — против часовой стрелки, как у [[Винт (деталь)|винта]].
 
{{См. также|Угловая скорость|Центробежная сила|Центростремительная сила|Круговое движение|Сила Кориолиса|Спин|Вращательная спектроскопия}}
 
Вращение  — это просто последовательная радиальная ориентация на общую точку. Общая точка расположена на оси вращения, которая перпендикулярна плоскости вращения. Если ось вращения расположена вне тела, то говорят, что тело находится на орбите. Не существует принципиальной разницы между “вращением”«вращением», “орбитальным«орбитальным движеним”движеним» и/или "«спином"». Различие просто в месте расположения оси вращения: либо она внутри вращающегося тела, либо снаружи. Это различие можно продемонстрировать как для “жёсткого”«жёсткого», так и “нежёсткого”«нежёсткого» тела.
 
== Авиация ==
{{Main|Оси самолёта}}
[[Файл:Оси вращения самолетов.jpg|right|thumb|Основные оси вращения самолета в пространстве. А  — крен, Б  — тангаж, В  — рысканье]]
 
В [[Оси вращения самолёта|динамике полёта]] известны три варианта вращения летательных аппаратов: [[Тангаж|''тангаж'']], [[Рыскание|''рыскание'']] и [[Крен|''крен'']]. Термин «вращение» в авиации используется также для обозначения тангажа подъёма (нос поднимается вверх), в частности, при наборе высоты после взлёта.
 
== Спорт ==
Вращение играет важную роль во многих видах спорта. Кручёные удары ''топспин'' и ''бэкспин'' в [[теннис]]е, закручивание футбольного мяча. Закрутки шара ''левая'', ''правая'', ''верхняя'' и ''нижняя'', называемые в [[бильярд]]е винтами. Удар типа ''бросок по дуге'' в [[бейсбол]]е и [[крикет]]е. [[Заклон (фигурное катание)|Заклон]], [[Бильманн (вращение)|бильманн]], [[либела]] и другие [[вращения в фигурном катании]]. Ракетки в [[Настольный теннис|настольном теннисе]] совершенствуются, чтобы игроки могли при ударе закручивать шарик.
 
== См. также ==
* [[Принцип Маха]]
* [[Ведро Ньютона]]
 
== Ссылки ==
* [http://physics.ru/courses/op25part1/content/chapter1/section/paragraph23/theory.html Вращение твёрдого тела] {{Ref-ru}}]
* [http://www.cut-the-knot.org/Curriculum/Geometry/RotationTransform.shtml Наложение вращений] {{Ref-en}}] Образовательный портал «Cut-the-knot»
* [http://howtoproperly.com/rotate-points-using-polar-coordinates Вращение точки в полярных координатах] {{Ref-en}}]
* [http://demonstrations.wolfram.com/RotationInTwoDimensions/ Вращение на плоскости] {{Ref-en}}]
* [http://demonstrations.wolfram.com/Understanding3DRotation/ Понимание трёхмерного вращения] {{Ref-en}}
* [http://www.youtube.com/watch?v={{YouTube|byD-2A5YvtM |Способы вращения,}} видео]{{Ref-ru}}
[{{Ref-en}}]