Draaibeweging

Draaibeweging is een beweging waarbij een lichaam roteert om een as. Bij een rigide (stijf) voorwerp blijft de afstand van elk punt tot de rotas constant, waardoor alle delen tegelijk draaien. Draaibeweging kan plaatsvinden om een vaste as of om een as die mee kan bewegen, en komt zowel in technologie als in natuurlijke verschijnselen voor.

De belangrijkste kinematische grootheden zijn hoekverplaatsing θ, hoeksnelheid ω en hoekversnelling α. θ geeft aan hoeveel de rotatie is uitgevoerd, ω = dθ/dt is de snelheid waarmee dit gebeurt en α = dω/dt geeft hoe snel de hoeksnelheid verandert. Eenheden zijn radianen, rad/s en rad/s². De lineaire snelheid van een punt op afstand r van de as wordt gegeven door v = ω r. De beweging kan ook gericht zijn via assen en hoeken in drie dimensies, met complexe rotatiemodellen zoals precessie.

Draaibeweging wordt gedreven door krachten die een moment (torque) τ uitoefenen rondom de as. De dynamica wordt vaak weergegeven met τ = I α, waarbij I het traagheidsmoment (moment of inertia) is en α de hoekversnelling. Het traagheidsmoment I hangt af van de massaverdeling ten opzichte van de as: I = ∑ m_i r_i² voor discrete massa’s of I = ∫ r² dm voor continue systemen. De kinetische energie in draaibeweging is 1/2 I ω².

Toepassingen van draaibeweging zijn onder meer wielen en assen in voertuigen, schijven en rotorbladen in motoren en ventilatoren, en de draaiingsbeweging van hemellichamen zoals planeten en satellieten. In de natuurkunde en engineering vormt draaibeweging een fundamenteel concept voor het begrijpen van roterende systemen.