转动

✍ dations ◷ 2025-08-13 00:27:53 #天体力学,角动量

转动,是指物件旋转的运动。三维物件绕着旋转的轴称为转动轴或旋转轴,若旋转轴通过物体的质心,则称此物体在自转,而此轴称为自转轴。

恒星和行星都会自转,小天体亦大多会自转。作为天体的集合体,星系也会自转。

如果行星自转轴在长期运动中渐渐偏离原有方向,即会产生岁差。

在三维的空间中,转动以物体绕着转动轴作旋转表示。假若此物体的转动轴是在物体的内部,则此物体绕自己旋转;这就表示其角动量的值会受其相对速度或是此物体是否为不受力的自由运动而决定。

转动为保持固定绕一点旋转的刚体运动,不同于移动。这一定义可应用在两维及三维空间(平面和空间上的分别)。三维空间的旋转为保持在固定的一条线作旋转,即三维空间的转动是绕一个轴旋转。此从欧拉旋转定理而来。所有的刚体旋转运动其运动状态可能是转动、移动、或转动加移动所造成。

转动简单说为一对于共同点的径向渐进运动,其共同点位于运动转轴上,转轴与运动平面之间夹90度角互相垂直。若转轴位于物体自身外则称为轨道运动,例如:地球相对于太阳的公转。转动和轨道运动或者是自转主要的差异仅为转轴位于物体自身的内或外。而此差异可以在讨论刚体时说明。若此转动为两个围绕相同的点/轴的转动的第三个转动结果,则此逆向转动的结果也是相同。因此,上述一系列的转动,在数学上称作“群”。然而,绕旋转点/轴和绕另一个点或轴转动可能会导致其他的旋转,例如移动。

惯性坐标的转动为沿着x、y和z轴的旋转运动。在空间中转动的结果可利用绕x轴、y轴及z轴旋转来表示,这就是说,任何空间的旋转运动可以分解成各个分量旋转运动之结合。在飞行动力学上,转动的坐标轴为偏航、俯仰和滚动(称为Tait-Bryan angles)。这些坐标轴也用于电脑绘图。

在天文学中,转动是一种普遍观察到的现象。恒星、行星和类似星体皆绕着自转轴旋转,第一次测得太阳系中的行星旋转速率是以视觉特征量测得到。而星体的转动主要是以都普勒频移或观察表面活动特征方式量测。

在地球的参考坐标中,这种转动产生的离心加速度会些微的抵销重力,所产生的影响之一是物体在赤道的重量会稍微少一点,另一个则是地球会略微变成一个椭圆球体。

行星的旋转所造成的另一效应为进动现象,如同陀螺仪一般,行星自转轴会有些微的摆动,但要千年才能观察到此角度变化,而目前地球自转轴与其轨道平面(黄道面)的夹角为23.45度。

许多领域里,转动(公转)常当作旋转的同义词,特别是天文学以及相关领域。为了更清楚的描述一物体绕着另一物体旋转而以公转一词称轨道公转,而自转则指绕某一特定轴旋转。

卫星绕行星公转,行星绕恒星公转(如地球绕太阳),恒星缓慢的绕着星系中心公转,而星系的运动相当复杂,但其都包含公转分量。

转动简单说为一对于共同点的径向渐进运动,其共同点位于运动转轴上,转轴与运动平面之间夹90度角互相垂直。若转轴位于物体自身外,则称为轨道运动。转动和轨道运动或者是自转,丝毫没有差异,主要的差异仅为转轴位于物体自身的内或外。而此差异可以在讨论刚体时说明。

我们的太阳系中多数行星包括地球,绕太阳运动时自转方向皆与公转方向相同,但金星和天王星例外,目前的推测是天王星一开始的自转方向也与其他行星相同,但在宇宙早期遭到侧面的撞击而使自转轴翻转,而金星则被认为是缓慢的向后旋转(或上下倒置),另外矮行星冥王星(原被视为行星)则为不同于上述情形的异常情况。

转动的速度以角频率(弧度/秒)或频率(转 /秒,转 /分),或周期(秒,天,等...)来表示。角频率的时间变化率是角加速度(弧度/秒²),此变化为扭矩所造成。扭矩与角加速度的比值为转动惯量。角速度矢量同时也能描述旋转轴的方向。同样地扭矩也是以矢量表示。

根据右手定则,角动量的方向指向观察者则角速度方向为逆时针,反之则为顺时针,例如:螺旋运动。

转动简单说为一对于共同点的径向渐进运动,其共同点位于运动转轴上,转轴与运动平面之间夹90度角互相垂直。若转轴位于物体自身外,则称为轨道运动。转动和轨道运动或者是自转,丝毫没有差异,主要的差异仅为转轴位于物体自身的内或外。而此差异可以在讨论刚体时说明。

在飞行动力学,转动的坐标轴为俯仰,滚转和偏航。转动一词也用于航空提及向上飞行(鼻翼向上移动)的飞机,特别是应用在开始起飞后爬升。

许多娱乐设施的运行都是利用转动的原理。例如:摩天轮的中央有一个水平轴,平行轴两端的车厢转动方向相反。因为重力及机械力,所以在任何时间车厢所受的重力方向是与地面垂直,故车厢不旋转,只是移动。而其运动的圆周轨迹可由切线平移矢量所描述。旋转木马提供了一个垂直的旋转轴。此游乐设施结合了许多不同木马各自的旋转轴。与旋转飞机有关的旋转,机械提供垂直轴,而对水平旋转轴是由于向心力所造成。在云宵飞车的横轴逆旋转是一个或多个完整的周期,而惯性使人保持在自己的座位。

转动在许多运动中扮演重要的角色。网球中的上旋球和下旋球;台球的拉竿跟推竿;保龄球及棒球的曲球等。其中,乒乓球是让球员利用球拍撞击球进而旋转球。

相关

  • 蛇杖阿斯克勒庇俄斯之杖,又称蛇杖,在西方文化中是一种象征医疗的标志,为希腊神话的医疗之神阿斯克勒庇俄斯所执之杖。Unicode所收录的编码为U+2695(⚕)。阿斯克勒庇俄斯之杖中的木棒
  • 电子跃迁分子电子跃迁表示分子中价电子从一个能级因为吸收能量时,跃迁到一个更高的能级;或者释放能量,跃迁到更低的能级的过程。如果起始能级的能量比最终能级的能量高,原子便会释放能量
  • 宇宙尘宇宙尘(英语:Cosmic Dust)是由众多细小粒子组成的一种固态尘埃,自宇宙大爆炸起,便四散在浩瀚宇宙之中。宇宙尘的组成包含硅酸盐、碳等元素以及水分,部分来自彗星、小行星等星体的
  • 米格尔·卡布瑞拉米格尔·卡布瑞拉(José Miguel Torres Cabrera,1983年4月18日-)为委内瑞拉的棒球选手之一,目前效力于美国职棒大联盟底特律老虎队。他在2003年登上大联盟时,身高六呎二吋,体重210
  • 马赫迪马赫迪(阿拉伯语:مهدي‎ mahdī),或译麦赫迪、迈赫迪,意为“导师”,是伊斯兰教教典中记载的将于最后审判日之前7年、9年或者19年降临世间的救世主。马赫迪的概念在《古兰经》
  • 水产养殖业水产养殖(或称养殖渔业)是水产业的一种,系利用天然水面或人造池塭,放养经济价值较高之鱼类、贝类、甲壳类及藻类等之种苗,施与饵料,驱除病害,使其成长迅速,进而进行人工繁殖之有计划
  • 体育馆体育馆(英语:gymnasium)是室内的体育场馆,它通常包括室内剧场、音乐表演室和体育比赛场馆等。按照使用性质,它可以分为比赛馆和练习馆;按体育项目可分为篮球馆、田径馆等。现今现
  • 本·赛卡角本·赛卡角位于突尼斯,是非洲最北端的海角,位于东经9°50′、北纬37°21′处,距离比塞大15公里,位在地中海沿岸,距离世界遗产伊其克乌尔湖22公里,南依非洲大陆,北面为撒丁岛相望。
  • 铨 林铨林(?-1883年),章佳铨林,清朝政治人物。咸丰八年,翻译举人。同治四年,任国子监助教。同治六年,任右赞善。光绪元年,任翰林院侍讲学士、满洲翻译乡试副考官、日讲起居注官。光绪二年,任
  • 丹·奎尔詹姆斯·丹佛斯·“丹”·奎尔(James Danforth "Dan" Quayle,1947年2月4日-)是美国第44任副总统,曾分别担任代表印第安纳州的参议员和众议员。现任博龙资产管理旗下主管。奎尔在