Cuando un objeto rígido se mueve linealmente, todas las partículas dentro del objeto deben tener la misma velocidad o el objeto se dividirá. Sin embargo, cuando se trata de un objeto giratorio, sabemos que la velocidad tangencial depende de la distancia de una partícula desde el centro, por lo que diferentes partículas en el objeto pueden tener diferentes velocidades tangenciales. ¿Qué hace que la rotación sea inherentemente diferente del movimiento de traslación puro para permitir esto?
Para que un cuerpo permanezca rígido, las distancias entre las partículas deben permanecer constantes. Es decir, dadas dos partículas cualesquiera p1 y p2, la distancia entre p1 y p2 debe permanecer constante. Esto se conoce como una transformación "isométrica". Para que la distancia permanezca constante, la diferencia de sus velocidades debe ser perpendicular al desplazamiento entre ellos; si la velocidad relativa tuviera alguna componente paralela al desplazamiento, entonces la magnitud del desplazamiento estaría cambiando. Si tienes dos partículas con velocidad relativa perpendicular al desplazamiento, entonces tienes rotación. Si la velocidad relativa es cero, entonces tienes traslación. Entonces, lo que hace que el desplazamiento sea diferente es que no hay rotación, y su pregunta se reduce a preguntar "¿Qué tiene de diferente la rotación que permite la rotación?" Si hay rotación, entonces, por definición, hay una velocidad relativa distinta de cero. Si no hay velocidad relativa, hay traslación pura. La rotación es simplemente el estado de tener una velocidad relativa distinta de cero. No "permite" una velocidad distinta de cero, esdefinida por la existencia de una velocidad distinta de cero.
Le preocupa que la rotación haga que el cuerpo se separe porque los átomos cercanos se mueven a diferentes velocidades. De hecho, la rotación causa tensión en el material y, si gira lo suficientemente rápido, puede romperse. Por ejemplo, los volantes para almacenar energía giran muy rápido y deben construirse con materiales resistentes que puedan soportar las tensiones. Pero a velocidades de rotación razonables, las fuerzas interatómicas son lo suficientemente fuertes como para mantener unido el objeto.
Kamil Maciorowski