Winkler Prins Encyclopedie

E. de Bruyne, G.B.J. Hiltermann en H.R. Hoetink (1947)

Gepubliceerd op 23-01-2023

DRAAIING

betekenis & definitie

of rotatie noemt men in de vlakke meetkunde de beweging van een figuur (lamel) in zijn vlak, waarbij één punt (het draaiingsmiddelpunt) in rust blijft, in de stereometrie de beweging van een deel van de ruimte (vast lichaam), waarbij alle punten van een bepaalde rechte lijn (de draaiingsas) in rust blijven. Ligt het draaiingsmiddelpunt, respectievelijk de draaiingsas in het oneindige, dan gaat de draaiing in een verschuiving of translatie over.

Kinematisch bepaalt de draaiingshoek dφ in een klein tijdje dt de momentane hoeksnelheid ω = dφ/dt. De lineaire snelheid v in een punt op afstand r van de draaiingsas is rω. Bij een lamel kan ook in het algemene geval van vlakke beweging de snelheidsverdeling op een zeker ogenblik worden opgevat als te behoren bij een ogenblikkelijke draaiing, waarvan het middelpunt de ogenblikkelijke pool van de beweging wordt genoemd (zie hodograaf).

In geval van de algemene ruimtelijke beweging van een vast lichaam kan de ogenblikkelijke snelheidsverdeling verkregen worden uit die van een draaiing, gecombineerd met een verschuiving (zie schroefbeweging). Is één punt van het lichaam vast (centrale of sferische beweging), dan valt de verschuiving weg en is er steeds een ogenblikkelijke draaiingsas. De hoek- of cirkelfrequentie wordt door het aantal omwentelingen per tijdseenheid uitgedrukt, de hoeksnelheid in radialen per tijdseenheid. Bij vlakke beweging van lamellen kan tweeërlei draaizin worden onderscheiden, naarmate voor een denkbeeldige waarnemer de draaiing in uurwijzerzin of omgekeerd is (rechtse, resp. linkse draaiing). In de ruimte kan bij een zuivere rotatie geen dergelijk onderscheid gemaakt worden, maar wel bij combinatie met een verschuiving, als rechtse of linkse schroefbeweging. De hoeksnelheid kan opgevat worden als vector, loodrecht op het vlak van draaiing en zo, dat zijn pijlrichting met de draaiing een rechtse schroef vormt. Men ziet dan van de pijlspits de draaiing aan de voet van de pijl als linkse draaiing (tegenuurwijzerzin). De lengte van deze rotatievector ω wordt gelijk aan de hoeksnelheid ω genomen (zie ook draaikracht en draaistoot).

De dynamica van de draaiing heeft vele interessante kanten. Ten eerste vereist de cirkelvormige beweging van een puntmassa een centripetale kracht van de grootte mv2/r = 2r. Voor een meebewegende waarnemer lijkt het alsof de voorwerpen een even grote centrifugale kracht naar buiten ondervinden. Hierop berust de afplatting van de aarde, de werking van de centrifuge en ultracentrifuge.

Beweegt zich in een met hoeksnelheid ω draaiend systeem een massa m met relatieve snelheid vr , dan ondervindt deze naast genoemde centrifugale kracht nog een zgn. Coriolis-kracht ter grootte 2m[ω × vr] (vectorproduct).

De kinetische energie van een draaiend vast lichaam bedraagt ½2, waar Q zijn traagheidsmoment voorstelt. Het impulsmoment bedraagt en deze grootheid kan slechts door uitwendige krachten veranderen en wel is zijn verandering met de tijd (fluxie) gelijk aan het totale moment van de uitwendige krachten (zie draaikracht). Het impulsmoment wordt ook wel „hoeveelheid draaiing” genoemd.

< >