おそらく、あなたは世界での自分の動き、そして一般的なオブジェクトの動きを、主に一連の観点から考えています 直線：直線や曲がりくねった道を歩いて場所を移動すると、雨などが降ります。 空; 建築、インフラストラクチャ、その他の場所における世界の重要なジオメトリの多くは、角度と注意深く配置された線に基づいています。 一見すると、生命は角運動（または回転運動）よりも線形（または並進）運動の方がはるかに豊富に見えるかもしれません。
多くの人間の知覚と同様に、これは、各人がそれを経験する範囲で、非常に誤解を招くものです。 あなたの感覚が世界を解釈するための構造である方法のおかげで、あなたがその世界をナビゲートするのは自然なことですフォワードそしてバックそして正しいそして左そしてアップそしてダウン. しかし、それはそうではありませんでした回転運動–つまり、固定軸を中心とした動き–宇宙は存在しないか、少なくとも1つは物理学の愛好家にとってもてなしまたは認識できるものではありません。
さて、物事は回転するだけでなく、一般的にシフトします。 それは何ですか？ さて、回転運動についての大きなポイントは次のとおりです：1）それはの世界で数学的類似物を持っています線形または並進運動物理学自体がどのように「設定」されているかを示しているので、どちらか一方を他方の文脈で研究することは非常に有用です。 2）回転運動を際立たせるものを学ぶことは非常に重要です。
回転運動とは何ですか？
回転運動とは、円を描くように回転または移動するものを指します。 角運動または円運動とも呼ばれます。 動きは均一である可能性があります（つまり、速度v変化しない）または不均一ですが、円形である必要があります。
- 地球と太陽の周りの他の惑星の回転は、簡単にするために円形として扱われるかもしれません、 しかし、惑星の軌道は実際には楕円形（わずかに楕円形）であるため、回転の例ではありません モーション。
オブジェクトは、線形運動を経験しながら回転することができます。 サッカーが空中を弧を描くように回転する、または車輪が通りを転がるのを考えてみてください。 科学者は、これらの種類の運動を別々に検討します。なぜなら、それらを解釈して説明するには、別々の方程式（ただし、厳密に類似している）が必要だからです。
並進運動やオブジェクトの回転運動ではなく、それらの物体の回転運動を記述するための特別な測定と計算のセットがあると、実際には便利です。 線形運動、幾何学や三角法のようなもので簡単な復習をすることが多いので、科学志向の人がしっかりしていることは常に良いことです ハンドル。
回転運動の問題を研究する理由
回転運動の最終的な非承認は「地球平面説」かもしれませんが、実際には、あなたがいるときでさえ、それはかなり見逃しがちです。 おそらく、多くの人々の心が「円運動」を「円」と同一視するように訓練されているためです。 のパスの最も小さなスライスでさえ 非常に離れた軸を中心に回転運動しているオブジェクト（一見直線のように見える）は、円形を表します モーション。
そのような動きは私たちの周りにあり、例としては、転がるボールやホイール、メリーゴーランド、回転する惑星、エレガントに回転するアイススケート選手などがあります。 回転運動のようには見えないかもしれないが、実際には、シーソー、ドアを開ける、レンチを回すなどの運動の例があります。 上記のように、これらの場合、関係する回転角は小さいことが多いため、これを角運動として頭の中でフィルタリングしないのは簡単です。
「固定された」地面に対するサイクリストの動きについて少し考えてみてください。 自転車の車輪が円を描くように動いていることは明らかですが、腰がシートの上で静止している間にサイクリストの足がペダルに固定されることの意味を考慮してください。
その間の「レバー」は、膝と足首が異なる半径の見えない円をトレースする、複雑な回転運動の形を実行しています。 一方、ツールドフランスでは、パッケージ全体が時速60kmでアルプスを通過する可能性があります。
ニュートンの運動の法則
数百年前、おそらく歴史上最も影響力のある数学と物理学の革新者であるアイザックニュートンは、主にガリレオの研究に基づいた3つの運動の法則を生み出しました。 あなたは正式に運動を研究しているので、あなたはすべての運動を支配する「基本規則」とそれらを発見した人に精通しているかもしれません。
ニュートンの最初の法則、慣性の法則は、一定の速度で移動するオブジェクトは、外力によって妨害されない限り、移動し続けると述べています。ニュートンの第2法則正味の力がF質量mに作用すると、何らかの方法でその質量を加速（速度を変更）します。F= ma. ニュートンの第3法則すべての力についてF力があります–f、大きさは等しいが方向が反対であるため、自然界の力の合計はゼロです。
回転運動対。 並進運動
物理学では、線形の用語で記述できる量は、角度の用語で記述することもできます。 これらの中で最も重要なものは次のとおりです。
変位。通常、運動学の問題には、位置xとyを指定するための2つの直線寸法が含まれます。 回転運動には、回転軸から距離rにある粒子が含まれ、必要に応じてゼロ点を基準にして角度が指定されます。
速度。m / s単位の速度vの代わりに、回転運動には角速度がありますω（ギリシャ文字のオメガ）ラジアン/秒（rad / s）。 ただし、重要なのは定数ωで移動する粒子も 接線速度 vtに垂直な方向にr.大きさが一定であっても、vtベクトルの方向が絶えず変化するため、は常に変化しています。 その値は単純にvt = ωr.
加速度。書かれた角加速度α（ギリシャ文字のアルファ）は、基本的な回転運動の問題ではゼロになることがよくあります。ω通常は一定に保たれます。 しかし理由はvt、上記のように、常に変化しています、存在します求心加速度ac回転軸に向かって内側に向けられ、大きさは
a_c = \ frac {v_t ^ 2} {r}
力。回転軸の周りに作用する力、または「ねじれ」（ねじれ）力は、トルクと呼ばれ、 力Fとその作用の回転軸からの距離（つまり、力Fの長さ）の積レバーアーム):
\ tau = F \ times r
トルクの単位はニュートンメートルであり、ここでの「×」はベクトル外積を意味し、の方向がτによって形成される平面に垂直ですFそしてr。
質量。質量mは回転の問題の要因になりますが、通常は慣性モーメント（または断面二次モーメント）と呼ばれる特別な量に組み込まれます。私. より基本的な量の角運動量とともに、このアクターについて詳しく学びます。L、すぐに。
ラジアンと度
回転運動には、物体の角変位を表すためにメートルを使用するのではなく、円運動を研究することが含まれるため、物理学者はラジアンまたは度を使用します。 ラジアンは、円が1回転するので、自然に角度をπで表すので便利です。（360度）は2πラジアンに等しい.
- 物理学で一般的に遭遇する角度は30度です（
π/ 6ラジアン）、45度（π/ 4ラジアン）、60度（π/ 3ラジアン）、90度（π/ 2ラジアン）。
回転軸
を識別できること回転軸回転運動を理解し、関連する問題を解決するために不可欠です。 これは簡単なこともありますが、欲求不満のゴルファーが5番アイアンを空中に高く回転させて湖に向かって送るとどうなるか考えてみてください。
単一のリジッドボディは、驚くほど多くの方法で回転します。 水平バー）、長さに沿って（車のドライブシャフトのように）、または中央の固定点から回転します（同じ車のホイールのように）。
通常、オブジェクトのモーションのプロパティは、どうやって回転します。 半分が鉛でできていて、残りの半分が中空であるシリンダーを考えてみましょう。 回転軸を長軸で選択した場合、この軸の周りの質量分布は均一ではありませんが対称になるため、スムーズに回転していることが想像できます。 しかし、軸がヘビーエンドから選択された場合はどうなるでしょうか。 中空の端？ 真ん中？
慣性モーメント
あなたがちょうど学んだように、同じ周りのオブジェクト異なる回転軸、または半径の変更は、モーションを多かれ少なかれ困難にする可能性があります。 この概念の自然な拡張は、質量の分布が異なる同様の形状のオブジェクトが異なる回転特性を持つことです。
これは、慣性モーメントI、これは、オブジェクトの角速度を変更するのがどれだけ難しいかを示す尺度です。 これは、回転運動に対する一般的な影響という点で、線形運動の質量に類似しています。 化学の周期表の元素と同様に、式を調べるのはごまかしではありません私任意のオブジェクト。 便利な表が「参考文献」にあります。 だがすべてのオブジェクトについて、 私 両方の質量に比例します (m) と半径の二乗（r2).
の最大の役割私計算物理学では、角運動量を計算するためのプラットフォームを提供しますL:
L = I \ omega
角運動量の保存
ザ・角運動量の保存則回転運動におけるは、線形運動量保存の法則に類似しており、回転運動における重要な概念です。 たとえば、トルクは角運動量の変化率の名前にすぎません。 この法則は、回転する粒子または物体のシステムの総運動量Lは決して変化しないと述べています。
これは、アイススケーターが腕を引っ張るときに非常に速く回転する理由と、アイススケーターを広げて戦略的な停止まで減速する理由を説明しています。 それを思い出しますLmとrの両方に比例します2 （なぜなら私は、そしてL = Iω). Lは一定でなければならず、mの値（問題の間スケーターの質量は変化しないため、rが増加すると、最終的な角速度ω減少し、逆にする必要があります。
求心力
あなたはすでに求心加速度について学びましたac,そして加速が作用しているところでは、力もそうです。 オブジェクトを湾曲したパスに従わせる力は、求心力。古典的な例：テンションテザーボールを保持しているストリングの（単位長さあたりの力）は、ポールの中心に向けられ、ボールがポールの周りを動き続けるようにします。
これにより、パスの中心に向かって求心加速度が発生します。 上記のように、一定の角速度であっても、線形（接線）速度の方向が原因で、オブジェクトには求心加速度があります。vt絶えず変化しています。