Jaka jest oś obrotu?

Oś obrotu jest terminem używanym w wielu gałęziach inżynierii, matematyki i nauk ścisłych. Służy do opisu rodzaju ruchu obiektów istniejących w przestrzeni trójwymiarowej (3D). Jest to wyimaginowana prosta poprowadzona przez obiekt 3D, wokół którego obiekt może się obracać lub obracać. Modele obrotu stosuje się zarówno w zastosowaniach teoretycznych, jak i praktycznych.

Obrót wokół osi może występować tylko w przestrzeni trójwymiarowej, co oznacza, że ​​obiekt ma długość, szerokość i głębokość. Obiekty w przestrzeni dwuwymiarowej (2D) mogą się obracać, ale obrót odbywa się wokół punktu - wewnętrznego lub zewnętrznego - na płaskiej płaszczyźnie, a nie na osi. Obraz nie może naprawdę obracać się wokół osi, ponieważ nie istnieje we wszystkich trzech wymiarach - ma długość i szerokość, ale nie ma głębokości. Jeśli obiekt 2D jest narysowany na wykresie, można go „obrócić” wokół osi X lub Y, ale po prostu odwraca lub odwraca obraz. Obraz jest płaski i w pewnym momencie zniknie, jeśli zostanie obrócony o pełny obrót wokół każdej osi.

Natomiast obiekt 3D może obracać się wokół osi, ale nie może obracać się wokół punktu wewnętrznego. Spowodowałoby to obrót obiektu w wielu kierunkach jednocześnie, wzdłuż każdej linii, która przecina ten punkt, i rozerwałby się na strzępy. Zatem obiekt 3D może obracać się tylko wokół jednej linii lub osi. Jeśli obiekt 3D porusza się wokół punktu zewnętrznego, określa się go jako obrót, a nie obrót. Na przykład Ziemia obraca się wokół osi wewnętrznej i obraca się wokół Słońca.

Obiekty istniejące w przestrzeni 3D mogą mieć więcej niż jedną wewnętrzną oś obrotu, ale nie mogą obracać się wokół dwóch takich osi jednocześnie. Na przykład, jeśli Ziemia ma nową oś obrotu prostopadłą do swojej pierwotnej osi, nie może obracać się w przeciwnych kierunkach na obu osiach jednocześnie. Próbując obracać się w obu kierunkach, znajdzie punkt równowagi między nimi i utworzy trzecią oś obrotu wzdłuż tej linii.

Obiekty, które nie mogą wykonać pełnego obrotu lub obrotu, nadal można uznać za obracające się wokół osi. Kostki i kolana, a także części mechaniczne i wiele innych przedmiotów mogą wykonywać ograniczony obrót wokół danej linii wewnętrznej. Ponieważ są to obiekty 3D, określa się je jako posiadające oś obrotu, mimo że sam obrót jest ograniczony.