Vòng xoay

Article

May 16, 2022

Chuyển động quay là chuyển động của cơ thể theo một đường tròn. Trong hai chiều, tức là trên mặt phẳng, một hình có thể quay quanh một điểm gọi là tâm của phép quay tức thời; trong ba chiều, chuyển động quay xảy ra xung quanh một đường thẳng được gọi là trục quay tức thời và tổng quát hơn, chuyển động quay theo n chiều xảy ra xung quanh một không gian có (n-2) kích thước. Nếu tâm hoặc trục quay hoàn toàn nằm ngoài vật thể đang quay, vật thể đó được cho là mô tả một quỹ đạo: ví dụ điển hình là vòng quay của trái đất quanh Mặt trời. Nếu không, vật thể tự quay như một đỉnh làm.

Trong toán học

Trong hình học, chuyển động quay có nghĩa là chuyển động cứng với các điểm cố định, một điểm được gọi là tâm (theo hai chiều) hoặc một đường được gọi là trục (theo ba chiều) của chuyển động quay. Chuyển động này di chuyển tất cả các điểm xung quanh tâm hoặc trục theo một góc cố định. Điều này chính thức hóa nhận thức cảm tính mà theo đó quay một vật thể không biến dạng tương đương với việc thay đổi góc của tất cả các điểm của nó bằng cùng một đại lượng, giữ nguyên quan hệ góc tương hỗ. Trong đó, một phép quay là một phép biến hình để bảo toàn sản phẩm chấm. Để phân biệt các phép quay với các phép phản xạ, tính đặc biệt của chúng được nhấn mạnh là bảo toàn, ngoài các góc tương hỗ, còn hướng của hình (về mặt hình thức, dấu của tích vô hướng cũng như môđun), tức là ánh xạ khi họ nói bộ ba thuận tay phải (trái) được sắp xếp theo thứ tự bộ ba thuận tay phải (trái). Điều này có nghĩa là nếu ba vectơ trực giao với nhau tuân theo quy tắc bàn tay phải, thì chúng sẽ tiếp tục như vậy ngay cả sau khi được quay, điều này không xảy ra sau khi phản xạ. Thực tế, cái sau gửi bộ ba bên phải sang bộ ba bên trái và ngược lại. Các chuyển động quay, trái ngược với phản xạ, có thể được xem là kết quả của một chuyển động liên tục theo thời gian (như trong hình). Sự phân biệt giữa phản xạ và quay này, mặc dù trực quan, được thể hiện về mặt toán học theo một cách không tầm thường và đòi hỏi một số khái niệm điển hình của cấu trúc liên kết: một phép quay là đồng vị với hàm nhận dạng, trong khi phản xạ thì không. Theo chủ nghĩa hình thức của đại số tuyến tính, một phép quay trong không gian Euclide tương đương với một ma trận trực giao đặc biệt (tức là một định thức dương). Cuối cùng, trong bối cảnh này, thông thường người ta thường khái quát khái niệm quay trong không gian Hilbert có chiều tổng quát, ở giới hạn vô hạn (trong trường hợp đó chúng ta nói về các toán tử đơn nhất).

Trong vật lý

Khái niệm quay trong vật lý tương tự như trong toán học, nhưng trái ngược với khái niệm sau, bản chất động lực học của nó được nhấn mạnh bằng cách đưa ra sự phụ thuộc liên tục vào thời gian. Do đó, tham số động lực học đặc trưng của chuyển động quay trở thành vận tốc góc (hay gia tốc góc), lần lượt xác định thông qua khái niệm khối lượng, mômen động lượng (hoặc động năng của chuyển động quay). Đại lượng sau là đại lượng vật lý xuất hiện trong phương trình chuyển động như một phản ứng đối với ứng dụng của một mômen cơ học nhất định.

Trong thiên văn học

Vòng quay của Trái đất

Trái đất tự quay với tốc độ 1 vòng trong khoảng 24 giờ (xem ngày cận kề). Trục quay của nó gặp bề mặt trái đất tại hai điểm, được gọi là cực bắc địa lý và cực nam địa lý. Trục này nghiêng so với mặt phẳng hoàng đạo, nghĩa là với mặt phẳng quỹ đạo trái đất quay quanh mặt trời: thực tế này là nguyên nhân dẫn đến sự liên tiếp của các mùa trong năm. Độ nghiêng của trục trái đất dao động khoảng 2º với chu kỳ khoảng 40.000 năm: hiện tại là khoảng 23º27 '. Theo một số học giả, chính những dao động này đã gây ra kỷ băng hà bằng cách thay đổi lượng ánh sáng mặt trời nhận được từ các vùng khác nhau của Trái đất. Trục cũng quay chậm dọc theo mặt phẳng của hoàng đạo, c