Read Runeberg

Nordisk familjebok · första upplagan

Rotation

Ämne: Mekanik och maskiner · Fysik, mekanik och instrument

Nordisk familjebok, 1:a uppl., band 13 (1889), sp. 1496–1499 · visa i originalet · läs på runeberg.org ↗

Rotation (Lat. rotatio, kretslopp; jfr Rotera). 1. Mek., en kropps rörelse kring en oföränderlig (fix) punkt eller ock en oföränderlig rät linie i kroppen (rotationsaxeln; se Axel 3). I mekaniken står rotationsrörelsen (stundom kallad »gyralrörelse», af Grek. gyros, kretslopp) hos en kropp såsom motsats till den s. k. parallelrörelsen, hvilken är så beskaffad, att alla punkter af kroppen rätlinigt flytta sig lika mycket och parallelt med hvarandra, då deremot rotationsrörelsen utmärker sig derigenom att alla till kroppen hörande punkter under ett och samma tidselement beskrifva lika stora vinklar kring den på axeln liggande medelpunkten till den cirkelbåge, som utgör punktens bana. Rotationshastigheten är den »vinkelhastighet» (se Hastighet), med hvilken kroppen roterar, hvarför den ock vid likformig rotationsrörelse är lika med antalet (helt eller brutet) hvarf, som på tidsenheten beskrifvas. -- Man kan förflytta en kropp ifrån ett läge till ett annat, hvilket som hälst, genom att först meddela den en viss parallelrörelse och derefter en rotation eller tvärtom. Hvarje rörelse kan derför för tanken eller i verkligheten sammansättas af samtidiga paralleloch rotationsrörelser, likasom hvarje rätlinig rörelse hos en punkt kan upplösas i två eller flere rätliniga komposanter, till hvilka den förevarande rörelsen är resultant. Denna upplösning eller sammansättning af rätliniga rörelser, såsom äfven af hastigheter och krafter, sker enligt den s. k. kraftparallelogrammen på ett sådant sätt att resultanten ad är diagonal i den på de båda komposanterna ab och ac uppritade parallelogrammen (fig. 1.). Ett dylikt förfaringssätt tillämpas äfven för

rotationsrörelser. Man brukar beteckna rotationen till storlek och läge genom en rät linie, som i ena änden är försedd med en liten halfcirkel (fig. 2) och tänkes fast förbunden med den roterande kroppen. Liniens längd representerar efter omständigheterna rotationens (vridningens) storlek, hastighet eller hastighetsförändring (acceleration); dess läge angifver rotationsaxelns läge i kroppen, och rotationen tänkes försiggå från höger till venster för en person, som tänker sig belägen med sin längdriktning utefter linien och med hufvudet åt samma håll som den lilla halfcirkeln i densammas ändpunkt. En dylik linie benämnes rotationsmoment. En kropp, som tänkes samtidigt hafva två rotationer, AB och AC, kan då enligt den äfven i detta fall gällande parallelogramsatsen likaväl anses hafva en enda rotation, nämligen resultantrotationen, AD. -- Två parallella krafter ab och cd (fig. 3), anbragta på en kropp, kunna ersättas af en enda, med dem parallel kraft, ef, till sin storlek lika med summan af ab och cd och med sin angreppspunkt i en punkt e af kroppen, så belägen, att ab. ae = ec. cd. Detsamma gäller, om en kropp har tvänne samtidiga rotationer, AB och CD (fig. 4), kring tvänne parallella axlar; desamma kunna ersättas af en enda rotation, EF, som till sin storlek är lika med AB + CD, och med en rotationsaxel gående parallelt med de förra genom en punkt E, så belägen, att AB. AE = EC. CD. En analog sats gäller tvänne olika stora och parallelt, men motsatt riktade såväl krafter som rotationsmoment. Två lika stora, parallelt, men motsatt riktade krafter med skilda angreppspunkter bilda hvad man kallar ett kraftpar (fig. 5); de motsvara, såsom lätt inses, ett mot deras plan vinkelrätt rotationsmoment. Två lika stora, parallelt, men motsatt riktade rotationsmoment (fig. 6), som icke gå igenom samma punkt, utgöra ett rotationspar; de motsvara en mot deras plan vinkelrät parallelrörelse.

2. Astron. Solen, månen, jorden och de öfriga planeterna, likasom för öfrigt sannolikt alla himlakroppar, hafva utom sin framåtskridande rörelse i rymden äfven en rotationsrörelse, hvar och en omkring sin rotationsaxel. För att bestämma denna rotationsaxels såväl som den deremot vinkelräta eqvatorns läge samt rotationstiden, eller tiden för en hel vridning, iakttager man rörelsen hos vissa fläckar eller märken på himlakropparnas yta. Med solen, som är en dels flytande, dels gasformig kropp, eger det förhållande rum, att rotationstiden är olika för olika partier af solytan, varierande från eqvatorn, der den är störst, till polerna, de båda punkter, i hvilka rotationsaxeln utmynnar. Månens rotationstid är lika med dess omloppstid kring jorden; derför vänder månen alltid samma sida åt jorden. Dock förekomma små afvikelser från denna lag, i det månen synes långsamt svänga något fram och tillbaka omkring sitt medelläge och sålunda från tid till annan vänder mot oss partier af sin bakre yta. Detta fenomen beror hufvudsakligen på att månens rörelse är elliptisk och ej cirkelformig, samt, i motsats till dess rotation, olikformig. Till en del beror detta fenomen, som sammanfattas under benämningen libration, af verkliga små ojämnheter i månens rotation. Jordens rotation är orsaken till vexlingen af dag och natt. Åsigten om jordens rotation, som redan hos grekerna omtalas, framställdes under reformationsperioden af Copernicus. Den var under det närmaste seklet efter honom föremål för häftiga strider, och flertalet ansåg, att jorden var i hvila. Vi ega flere bevis på jordens rotation. Om en kropp roterar, t. ex. om en tyngd svänges omkring vid änden af en staf (pendel), uppstår i kroppen en spänning, beroende af materiens mot rotationen verkande sträfvan att röra sig rätlinigt (tröghet). Denna spänning benämnes centrifugalkraft. Denna kraft, som för jorden är störst vid eqvatorn, hvarest hastigheten är störst, och noll vid polerna, motverkar tyngden vid jordytan. Att tyngden af detta skäl aftager från polerna, der den är störst, till eqvatorn, der den är minst, visas lämpligast medelst s. k. pendelförsök: sekundpendeln (den pendel, som utför hvarje svängning på en sekund) måste göras kortare vid eqvatorn och längre, ju högre man närmar sig mot polerna. Detta sammanhänger med tyngdens förändring. Vore jordens rotation omkr. 17 gånger hastigare, än den är, skulle centrifugalkraften vid eqvatorn fullständigt upphäfva tyngden. -- Då jorden roterar, hafva de högst liggande, d. v. s. från rotationsaxeln mest aflägsna punkterna, den största hastigheten. Spetsen af ett torn rör sig sålunda hastigare än tornets fot. Släppes en sten från tornets spets, bibehåller den under sin rörelse nedåt, samma hastighet i horisontel riktning, som tornets spets har. När den hinner ner, faller den derför framom tornets fot i rörelsens riktning. Dylika »fallförsök», utförda med alla för ändamålet behöfliga försigtighetsmått af Reich vid grufvorna i Freiberg, hafva gifvit utslag för jordens rotation. -- Passadvindarna och hafsströmmarna, som framskrida snedt öfver jordklotet, hvirfvelvindar, cykloner och oväderscentra äro betingade af jordens rotation. När en flytande kropp roterar, uppstår genom centrifugalkraften en utsvällning af eqvatorn och en afplattning vid polerna. Förekomsten af en dylik utsvällning hos jorden utgör ett bevis för dess rotation. Om ett afplattadt klot roterar, såsom jorden kring sin minsta axel, och inga krafter inverka derpå, bibehåller rotationsaxeln sin riktning i rymden oförändrad. Till följd af solens och månens attraktioner förändras emellertid långsamt jordaxelns läge i rymden (jfr Nutation, Precession). K. B.