Körperdrehung

Körperdrehung bezeichnet die Rotation eines starren Körpers um eine oder mehrere Achsen. In der Mechanik wird sie relativ zu einem Bezugssystem gemessen, üblicherweise zu einem inertialen Raum. Die Rotationsbewegung lässt sich durch den Winkel φ und die Winkelgeschwindigkeit ω beschreiben; ω zeigt in Richtung der Rotationsachse und bestimmt die Rotationsrate.

Für eine Rotation um eine feste Achse durch den Schwerpunkt gilt der Drehimpuls L = I ω, wobei I das Trägheitsmoment der Achse ist. In der allgemeinen dreidimensionalen Behandlung wird der Drehimpuls durch den Trägheitstensor beschrieben; in vielen Fällen reicht jedoch der eindimensionale Ausdruck L = I ω aus. Ohne äußere Drehmomente bleibt L konstant; äußere Drehmomente τ verursachen eine Änderung von L gemäß dL/dt = τ.

Der Parallelachsenatz ermöglicht die Bestimmung des Trägheitsmoments relativ zu anderen Achsen: I = I_cm + m d^2. Bei Rotationen kann die Verteilung der Körpermasse die Trägheit verändern: Wer Arme oder Beine nah am Körper hält, hat eine kleinere Trägheit und dreht schneller; bei ausgestreckten Extremitäten erhöht sich die Trägheit und die Rotationsrate sinkt.

Anwendungen finden sich in Technik, Sport und Biomechanik. Beispiele sind Pirouetten und Sprünge im Eiskunstlaufen, Somersaults im Turnen sowie die Steuerung von Drehungen durch Körperhaltung. Zur Analyse werden Größen wie Winkelgeschwindigkeit, Drehimpuls und Trägheitsmoment mit Mess- und Modellierungsmethoden verwendet, darunter Rotationsmatrizen und Rotationsoperatoren.