A forgás egy tárgy körkörös mozgása . Egy síkban egy tárgy a forgás középpontja (vagy pontja ) körül forog . A 3D térben egy objektum egy tengelynek nevezett vonal körül forog . Ha a forgástengely a test belsejében található, akkor azt mondjuk, hogy a test önmagában forog, vagy van spinje , amelynek relatív sebessége van, és szögimpulzusa is lehet . A külső pont körüli körkörös mozgást, például a Földnek a Nap körüli forgását orbitális mozgásnak , pontosabban keringési forgásnak nevezzük .
A forgatás szónak, akárcsak a mozgás szónak, két jelentése van a matematikában. Először is, a folyamatos elmozdulási folyamatot mozgásnak nevezik, másodszor, és sokkal gyakrabban, a matematikában az izometrikus transzformációt mozgásnak nevezik , mivel csak a kezdeti és a végső pozíciók érdeklik. Ennek megfelelően a „forgás” szó egyaránt utalhat folyamatos folyamatra és izometrikus transzformációra is. Az utóbbi esetben a " fordulat " kifejezést használják gyakrabban.
Matematikailag a forgás egy abszolút merev test olyan mozgása, amely a fordítástól eltérően egy vagy több pontot mozdulatlanul tart. Ez a meghatározás sík és háromdimenziós térre egyaránt vonatkozik. A háromdimenziós térben történő forgás fixen tartja a vonalat, vagyis a háromdimenziós térben a tengely körüli forgás történik. Ez az Euler-féle rotációs tétel következménye .
A merev testmozgások teljes készlete magában foglalja a forgatást, az eltolódást vagy a kettő kombinációját.
Ha egy pont vagy tengely körüli elforgatást egy ugyanazon pont/tengely körüli második forgatás szuperponálja, az eredmény egy harmadik teljes elforgatás. Egy forgás fordítottja ( inverziója ) is forgatás. Így egy pont/tengely körüli mindenféle forgás egy csoportot alkot : elforgatások csoportját . Egy pont vagy tengely körüli forgatás és egy másik pont/tengely körüli forgatás azonban néha újabb mozgást, például elmozdulást eredményezhet.
Az x , y és z tengely körüli elforgatást főelforgatásnak nevezzük . Egy tetszőleges tengely körüli forgatást szekvenciálisan, komponensek szempontjából tekinthetjük: először az x tengely körüli forgatásnak, majd az y tengely körüli forgatásnak, majd a z tengely körüli forgatásnak . Más szóval, a térbeli forgatáshoz az ember alapvető komponensekre bontható .
A repülési dinamikában a fő forgástengelyeket emelkedésnek , elfordulásnak és gurulásnak nevezik . Ugyanezt a terminológiát használják a számítógépes grafikában is .
A forgási sebességet szögfrekvencia (rad/s), frekvencia ( fordulat /s, rpm) vagy periódus (másodperc, nap stb.) határozza meg. A szögfrekvencia időbeli változása a szöggyorsulás (rad/s²). Ezt a változást az erőnyomaték okozza . Az erőnyomaték és a szöggyorsulás aránya azt jelzi, hogy mennyire nehéz elindítani, megállítani vagy megváltoztatni a forgást, és ezt tehetetlenségi nyomatéknak nevezik .
A szögsebesség vektor a forgásirányt írja le. Hasonlóképpen, az erőnyomaték is vektor.
A jobbkéz szabály szerint a megfigyelőtől távolodó irány az óramutató járásával megegyező, a megfigyelő felé pedig az óramutató járásával ellentétes forgásnak felel meg, mint egy csavar .
A forgatás egyszerűen egy szekvenciális sugárirányú orientáció egy közös ponthoz. A közös pont a forgástengelyen található, amely merőleges a forgási síkra. Ha a forgástengely a testen kívül van, akkor azt mondjuk, hogy a test keringő pályán van. Nincs alapvető különbség a „forgás”, a „pályamozgás” és/vagy a „pörgés” között. A különbség egyszerűen a forgástengely helyében van: vagy a forgó testen belül van, vagy kívül. Ez a különbség a „merev” és a „nem merev” testeknél is kimutatható.
A csillagászatban a forgás gyakran megfigyelt jelenség. A csillagok , bolygók és hasonló testek a tengelyük körül forognak. A Naprendszer bolygóinak forgási sebességét először vizuális megfigyeléssel mérték. A csillagok forgási sebességét Doppler-eltolással vagy a felszínen lévő aktív területek követésével mérik .
Ennek a forgásnak centrifugális gyorsulása van a Földön a referenciakeretben, ami kissé ellensúlyozza a gravitációs erőt az Egyenlítő közelében . Az első hatás az, hogy az objektum súlya valamivel kisebb az egyenlítőnél. És egy másik hatás az, hogy a Föld enyhén deformálódik a pólusoknál egy gömb alakú lapított alakra.
A bolygók forgásának másik következménye a precesszió jelensége . A giroszkóphoz hasonlóan az összhatás a bolygók tengelyének mozgásában tapasztalható enyhe "ingázás". Jelenleg a Föld tengelyének dőlése a keringési síkhoz ( az ekliptika síkjához ) képest 23,45 fok, de ez a szög lassan változik. (Lásd még: Előzetes napéjegyenlőség ).
Mivel az orbitális mozgást gyakran a forgás szinonimájaként használják, sok tudományban, különösen a csillagászatban és a kapcsolódó területeken, az orbitális mozgást akkor használják, amikor az egyik test egy másik körül mozog, míg a forgás egy tengely körüli forgást jelent. A műholdak keringenek bolygóik körül, a bolygók a csillagaik körül (mint a Föld a Nap körül), a csillagok pedig lassan a galaxisközpontjaik körül . A galaxisok alkotórészeinek mozgása összetett, de általában forgáselemeket tartalmaz.
Naprendszerünk legtöbb bolygója , beleértve a Földet is, ugyanabban az irányban forog a tengelye körül, ahogyan a Nap körül kering. Ez alól kivétel a Vénusz és az Uránusz . Az Uránusz is közel azonos irányban forog pályájához képest. A jelenlegi hipotézis az, hogy az Uránusz kezdeti forgása pontosan ugyanabban az irányban indult el, mint a pályája, de aztán történetének korai szakaszában erős oldalütközést szenvedett. A Vénusz úgy képzelhető el, mint aki lassan forog visszafelé (vagy "felülről lefelé"). A Plútó törpebolygó (korábban bolygónak számított) szintén rendellenesen forog.
A repülési dinamikában a repülőgép forgásának három változata ismeretes: dőlésszög , yaw és roll . A "forgás" kifejezést a repülésben a emelkedésre (orr felfelé) is használják, különösen a felszállás utáni emelkedés során.
Sok vidámpark forgatást használ. Az óriáskeréknek van egy központi vízszintes tengelye és minden kosárban vele párhuzamos tengely, amely körül a fő forgással ellentétes forgást gravitáció hatására vagy mechanikus meghajtással hajtják végre. Ennek eredményeként a kosarak mindvégig függőlegesek maradnak (nem forognak). Ebben az esetben az egyes kosarak eltolási vektora egy kört ír le. A körhinta függőleges tengely körüli forgást biztosít. Sok attrakció egyidejűleg több tengely körüli forgást tesz lehetővé. A lengő karusszelben a függőleges tengely körüli forgást a motor, míg a vízszintes tengely körüli forgást centripetális erő okozza . A hullámvasútban , amikor egy vízszintes tengely körül forog, a tehetetlenségi erő egy vagy több fordulatig a helyükön tartja az embereket.
A spin sok sportban fontos szerepet játszik. Twisted találatok topspin és backspin teniszben , pörgetve egy futballlabdát. A labda forgása balra , jobbra , felül és lent történik , ezeket csavaroknak nevezzük a biliárdban . Egy íves típusú lövés baseballban és krikettben . A hajlam , biellmann , teve és egyéb pörgetés a műkorcsolyázásban . Az asztaliteniszütőket továbbfejlesztették, hogy a játékosok elütéskor pörgethessék a labdát.