Rotation um eine feste Achse (Physik)

Wiederholungskarten zur Rotation eines starren Körpers um eine feste Achse. Rotationsgrößen: die Winkelposition theta = s/r im Bogenmaß, die Winkelverschiebung, die Winkelgeschwindigkeit omega = d theta/dt und die Winkelbeschleunigung alpha = d omega/dt, mit der Vorzeichenkonvention positiv gegen den Uhrzeigersinn und der Rechte-Hand-Regel für die Richtung des Winkelgeschwindigkeitsvektors. Rotation mit konstanter Winkelbeschleunigung: die vier kinematischen Rotationsgleichungen als direkte Analoga zu den linearen (theta für x, omega für v, alpha für a). Zusammenhang zwischen Winkel- und Translationsgrößen: die Bahngeschwindigkeit v_t = r omega, die Tangentialbeschleunigung a_t = r alpha, die Zentripetalbeschleunigung a_c = r omega^2 und die gesamte lineare Beschleunigung. Trägheitsmoment und Rotationsenergie: K = (1/2) I omega^2, I = sum m r^2 als Rotationsanalogon der Masse, und seine Abhängigkeit von der Achse und der Massenverteilung. Berechnung von Trägheitsmomenten: das Integral I = integral r^2 dm, der Satz von Steiner (Parallelachsensatz) I = I_cm + m d^2 und die Standardergebnisse für einen Stab (um den Mittelpunkt und um ein Ende), eine Scheibe und zusammengesetzte Körper. Das Drehmoment tau = r x F, sein Betrag r F sin theta, der Hebelarm, das Nettodrehmoment und sein Vorzeichen. Das zweite Newtonsche Gesetz für die Rotation, sum tau = I alpha, das Rotationsanalogon zu F = ma. Und Arbeit und Leistung bei der Rotationsbewegung, W = integral tau d theta, der Arbeit-Energie-Satz und P = tau omega.