Rotasjon er bevegelse der et legeme dreier rundt en akse. I Fysikk 2 møter du rotasjon når du arbeider med hjul, skiver, stenger, planetbevegelse, motorer, turbiner, dører, balanse og rulling. Temaet er viktig fordi det utvider mekanikken fra Fysikk 1: i stedet for bare å spørre hvor langt et objekt flytter seg langs en linje, spør vi også hvor mye det vrir seg, hvor raskt det vrir seg, og hva som får rotasjonen til å endre seg. Når du forstår rotasjon, ser du at mange av ideene fra lineær bevegelse har en roterende parallell.
I lineær bevegelse bruker vi posisjon, fart, akselerasjon, kraft og masse. I rotasjon bruker vi vinkel, vinkelhastighet, vinkelakselerasjon, dreiemoment og treghetsmoment. Det kan virke som mange nye ord, men strukturen er kjent: en endring i bevegelse skyldes en påvirkning. For translasjon er påvirkningen kraft, og loven er F = ma. For rotasjon er påvirkningen dreiemoment, og den tilsvarende modellen er τ = Iα. Her er τ dreiemoment, I treghetsmoment og α vinkelakselerasjon. Denne sammenhengen er kjernen i mye av rotasjonsmekanikken på videregående nivå.
Målet med denne artikkelen er å gjøre rotasjon konkret og elevvennlig. Du skal kunne forklare begrepene, bruke riktige formler, tolke en situasjon fysisk og unngå vanlige misforståelser. Underveis kan du koble stoffet til andre ifingo-artikler, for eksempel /ressursbank/artikler/newtons-lover-forklart-enkelt, /ressursbank/artikler/arbeid-og-energi-forklart-enkelt og /ressursbank/artikler/bevegelse-med-konstant-akselerasjon-forklart-enkelt.
Rotasjon sammenlignet med lineær bevegelse
Den enkleste måten å forstå rotasjon på er å sammenligne med bevegelse langs en rett linje. Når en bil kjører rett fram, kan vi beskrive bevegelsen med strekning s, fart v og akselerasjon a. Når et hjul dreier, beskriver vi bevegelsen med vinkel θ, vinkelhastighet ω og vinkelakselerasjon α. Vinkelen forteller hvor langt legemet har rotert. Vinkelhastigheten forteller hvor raskt vinkelen endrer seg. Vinkelakselerasjonen forteller hvor raskt vinkelhastigheten endrer seg.
Vinkler måles ofte i radianer i fysikk. En hel runde er 2π radianer, en halv runde er π radianer, og en kvart runde er π/2 radianer. Radianer gjør formlene enklere, fordi buelengden s på en sirkel kan skrives som s = rθ. Her er r radiusen og θ vinkelen i radianer. Hvis θ hadde vært målt i grader, måtte vi hele tiden ha gjort om. Derfor er radianer standard når du regner.