Rotationskraft

Rotationskraft ist ein Begriff, der in der Physik gelegentlich verwendet wird, um die Kraft zu bezeichnen, die eine Rotation eines Körpers verursacht oder verändert. In der formalen Mechanik wird dafür meist der Begriff Drehmoment (Torque) verwendet. Rotationskraft wird daher oft als Synonym für das Drehmoment verstanden, kann aber in einigen Kontexten auch als allgemeiner Ausdruck für die Wirkung einer Kraft auf eine Rotation auftreten.

In der klassischen Mechanik ergibt sich das Drehmoment τ aus dem Vektorprodukt τ = r × F, wobei r der Abstandsvektor von der Rotationsachse zum Angriffs- oder Wirkpunkt der Kraft F ist. Die Größe ist τ = r F sin(θ). Die Richtung von τ folgt der Rechte-Hand-Regel und gibt die Drehachse an, um die sich das System dreht.

Für einen starren Körper mit dem trägheitsbezogenen Zusammenhang τ = I α gilt α als Winkelbeschleunigung, I als Trägheitsmoment, und damit beschreibt Rotationskraft die Änderung des Drehimpuls L = I ω über die Beziehung dL/dt = τ. In vielen Lehrbüchern entspricht Rotationskraft damit direkt dem Drehmoment, und die Größenordnung wird in Newtonmetern (N·m) gemessen.

Beispiele verdeutlichen die Idee: An einem Schraubenschlüssel wirkt Rotationskraft, um eine Schraube zu drehen; in Getrieben werden Drehmomente zwischen Zahnrädern übertragen und verstärkt oder abgeschwächt, wodurch an verschiedenen Achsen unterschiedliche Rotationskräfte entstehen.

Messung und Anwendungen: Drehmomentsensoren oder Dynamometer erfassen τ; Ingenieure dimensionieren Wellen, Lager und Kupplungen anhand der erwarteten Rotationskräfte. Die Arbeit durch Rotationskraft hängt mit der Änderung der Rotationsenergie zusammen: W = ∫ τ dθ = Δ(1/2 I ω^2).