
, das newtonsche
Grundgesetz. Es wird auch als Grundgesetz
der Dynamik der Translation bezeichnet. Für die Rotation starrer
Körper gibt es ein analoges Gesetz, das Grundgesetz
der Dynamik der Rotation. Zu diesem Gesetz gelangt man auf formalem
Wege, wenn man in das newtonsche Grundgesetz für die Größen
der Translation die analogen Größen der Rotation einsetzt. Man
erhält dann eine Gleichung, die als Grundgesetz der Dynamik der Rotation
bezeichnet wird (Bild 1). Sie gibt den Zusammenhang zwischen dem auf einen
drehbaren starren Körper wirkenden Drehmoment,
seinem Trägheitsmoment
und der Winkelbeschleunigung
an und lautet:Für den Zusammenhang zwischen dem an
einem Körper angreifenden Drehmoment, seinem Trägheitsmoment
und der Winkelbeschleunigung gilt die Gleichung:
Das Drehmoment
ist ein axialer Vektor (Bild 1a) und hat die gleiche Richtung wie die
Winkelbeschleunigung, die es hervorruft. Die Richtung ergibt sich durch
Anwendung der Rechte-Hand-Regel (Korkenzieherregel): Zeigen die gekrümmten
Finger der rechten Hand in Drehrichtung, so gibt der Daumen die Richtung
des Drehmomentes und damit auch die Richtung der Winkelbeschleunigung
an.
Gleichgewicht am starren Körper
Bei der Translation befindet sich ein Massepunkt dann im Gleichgewicht
(Kräftegleichgewicht), wenn die Summe der auf ihn wirkenden Kräfte
null ist.
Formal bedeutet das:
In analoger Weise ergibt sich für einen drehbar gelagerten starren
Körper: