Drehrichtung
Drehrichtung oder Drehsinn beziehungsweise Umlaufrichtung oder Umlaufsinn bezeichnet die Richtung einer kreisförmigen Bewegung, beispielsweise einer Umdrehung (Rotation) oder eines Umlaufs. Für die Angabe der Alternative, in welche der beiden möglichen Richtungen die Bewegung ähnlich der Verschiebung von Stellen auf einer Kreislinie verläuft, sind abhängig von Standpunkt und Sichtweise unterschiedliche Bezeichnungen gebräuchlich:
- rechtsdrehend oder im Uhrzeigersinn oder in geodätisch positivem Drehsinn;
- linksdrehend oder gegen den Uhrzeigersinn oder in geodätisch negativem Drehsinn.
Definitionen
Rechtsdrehend
Ein Mensch führt (von oben betrachtet) eine Rechtsdrehung aus, wenn er zu jedem Zeitpunkt eine Richtungsänderung zu seiner Rechten hin erfährt.
Anders ausgedrückt: Es sei eine Kreisfläche gegeben, die sich um eine senkrecht durch ihren Mittelpunkt verlaufende Achse dreht und in Richtung der Drehachse betrachtet wird, wobei diese Achse zudem senkrecht zur Lotrechten liegt. Beschreiben nun Punkte der Fläche, die oberhalb des Mittelpunkts liegen, eine nach rechts verlaufende Bewegung, so ist die Drehrichtung „rechts“, „im Uhrzeigersinn“.
Linksdrehend
Ein Mensch führt (von oben betrachtet) eine Linksdrehung aus, wenn er zu jedem Zeitpunkt eine Richtungsänderung zu seiner Linken hin erfährt.
Anders ausgedrückt: Es sei eine Kreisfläche gegeben, die sich um eine senkrecht durch ihren Mittelpunkt verlaufende Achse dreht und in Richtung der Drehachse betrachtet wird, wobei diese Achse zudem senkrecht zur Lotrechten liegt. Beschreiben nun Punkte der Fläche, die oberhalb des Mittelpunkts liegen, bei der Drehung eine nach links verlaufende Bewegung, so ist die Drehrichtung „links“, „gegen den Uhrzeigersinn“.
Mathematische Definitionen bezüglich Koordinatensystemen
Bei Angaben wie „im mathematisch positiven Drehsinn“ oder „im mathematisch negativen Drehsinn“ wird meistenfalls das üblicherweise verwendete sogenannte rechtshändige Koordinatensystem vorausgesetzt (rechts in der Abbildung rechts). Doch gibt es in der Mathematik daneben auch das sogenannte linkshändige Koordinatensystem (links in der Abbildung rechts), mit umgekehrten Bezeichnungen der Drehrichtung. In diesem Fall entspricht „im mathematisch positiven Drehsinn“ einer Drehung „im Uhrzeigersinn“, während bei Darstellungen im üblichen rechtshändigen System eine Drehung in mathematisch positivem Sinn der Richtung „gegen den Uhrzeigersinn“ entspricht.
Im zweidimensionalen xy-System gilt somit, egal ob es rechtshändig oder linkshändig ist: „Die positive Drehrichtung ist diejenige, durch welche die positive x-Achse auf kürzestem Wege auf die positive y-Achse überführt wird.“
Im dreidimensionalen xyz-System gilt analog, egal ob rechtshändig oder linkshändig: In beiden Fällen gilt die Festlegung, dass die positive Drehrichtung (um die z-Achse) diejenige ist, durch welche die positive x-Achse auf kürzestem Wege auf die positive y-Achse überführt wird. Bei Drehung um die x-Achse ist positive Drehrichtung jene, die wiederum auf kürzestem Weg die positive y-Achse auf die positiven z-Achse überführt. Bei Drehung um die y-Achse ist „positiv“, was auf kürzestem Weg positive z-Achse auf positive x-Achse überführt.
Merkhilfe
Für den Zusammenhang zwischen rechts-/linksdrehend und rechts-/linkshändigem Koordinatensystem:
Drehrichtung und Axialvektor
Bei der Darstellung von Drehungen und Drehgrößen wie Winkeln, Winkelgeschwindigkeiten, -beschleunigungen, Drehmomenten, -impulsen usw. mit Hilfe von Axialvektoren korrespondiert deren Orientierung – anschaulich: Richtung ihrer Pfeilspitze – mit der Drehrichtung: Man findet sie je nach gewähltem Koordinatensystem mit Hilfe der Linke- oder Rechte-Faust-Regel.
Beispiele für die Anwendung der Drehrichtung
Uhrzeiger
Weil die Zeiger der meisten Uhren rechtsdrehend sind, wird bei Rechtsdrehungen meist einfach nur vom Uhrzeigersinn (UZS) gesprochen. Linksdrehende Uhren sind selten. In Münster gibt es eine linksdrehende astronomische Uhr aus dem 16. Jahrhundert, als sich die Rechtsdrehung der astronomischen und auch aller übrigen Uhren noch nicht durchgesetzt hatte.[1] Vermutete Ursache, dass sich rechtsdrehende Uhrzeiger schließlich durchsetzten, ist die Tatsache, dass sich der Stab-Schatten horizontaler Sonnenuhren auf der Nordhalbkugel der Erde ebenfalls in diese Richtung dreht (jedoch drehen sich Sonnenuhren, deren Uhrzeit mit dem Schatten eines Stabs auf eine vertikale Wand angezeigt werden, nach links). Auf der Nordhalbkugel vollzog sich praktisch die gesamte Entwicklung der Zeitmessgeräte. In der Wortbildung „Uhrzeigersinn“ hat Sinn die ursprüngliche Bedeutung von „Richtung“ behalten. 2007 wurde in Bolivien beschlossen, die Uhr am Kongressgebäude zur Demonstration der Unabhängigkeit von den Staaten der Nordhalbkugel links herum laufen zu lassen.
Geodäsie und Navigation
In der Geodäsie ist positiver Drehsinn gleichbedeutend mit einer Drehung im Uhrzeigersinn (vgl. Kartesisches Koordinatensystem (Geodäsie)), wobei Drehwinkel in der Regel von der Nord-Richtung aus gemessen werden.
In der Navigation dagegen gelten je nach Fahrzeugtyp und verwendetem, dabei dennoch stets rechtshändigem Bezugssystem sowohl Drehungen im Uhrzeigersinn wie gegen den Uhrzeigersinn als positiv: Bei Landfahrzeugen, die das ENU-System (East-North-Up) als Bezugssystem verwenden, ist eine positive Drehung eine entgegen dem Uhrzeigersinn,[2] bei Raum-, Luft- und Wasserfahrzeugen einschließlich U-Booten dagegen, die aus Gründen der Kompatibilität zur traditionellen Kompassrichtung weiter das NED-System (North-East-Down) als Bezug benutzen, eine positive Drehung eine im Uhrzeigersinn.
Wie dieser scheinbare Widerspruch zu erklären ist, zeigen die nebenstehenden Abbildungen: ENU- und NED-System gleichen sich darin, dass die xy-Ebene beider parallel zur Erdoberfläche verläuft, die senkrecht darauf stehende z-Achse aber im Fall der Landfahrzeuge vom Erdmittelpunkt weg zeigt, bei Raum-, Luft- und Wasserfahrzeugen dagegen zum Erdmittelpunkt hin (siehe auch Roll-Nick-Gier-Winkel: Details).
Meteorologie
In der Meteorologie (und damit auch in der Navigation bei Luft- und Wasserfahrzeugen) bezeichnet man einen rechtsdrehenden Wind auch als rechtdrehend (ohne 's'!), einen linksdrehenden Wind als rückdrehend.[3]
Schraubengewinde
Eine Schraube, die mit einem rechtsdrehenden Gewinde (auch Rechtsgewinde genannt) versehen ist, bewegt sich beim Drehen im Uhrzeigersinn vom Betrachter weg in das Gegengewinde hinein. Sie wird in dieser Drehrichtung festgezogen und in der Gegenrichtung gelöst. Schraubverschlüsse von Flaschen, Schraubgläsern, Tuben und anderen Gefäßen haben fast immer ein rechtsdrehendes Gewinde. Das Gleiche gilt für Absperrventile, zum Beispiel von Wasserhähnen. Sie werden daher im Uhrzeigersinn geschlossen und gegen den Uhrzeigersinn geöffnet.
Schrauben mit Linksgewinde werden nur für besondere Zwecke verwendet, z. B. in Spannschlössern, an Gasflaschen für brennbare Gase, für Teile von Fahrrädern (Pedale und Innenlagerschalen) sowie Heizkörperthermostatventile. Auch die Zentralverschlüsse der Räder an Sportwagen haben auf der rechten Fahrzeugseite ein Linksgewinde.
Motorwellen
Der Großteil aller Verbrennungsmotoren hat rechtsdrehende Kurbelwellen (Pkw und Lkw; per Definition von vorne (Lüfterrad) nach hinten (Schwungrad) schauend). Als Drehrichtung von Antriebsmaschinen (z. B. Elektromotoren) wird diejenige angegeben, die beim Blick auf die Stirnseite der Abtriebseite erkennbar ist (nicht anwendbar bei beidseitigem Abtrieb). Demnach dreht sich eine Bohrmaschine gegen den Uhrzeigersinn. Die Motordrehrichtung wird häufig mit Hilfe eines Pfeils gekennzeichnet (zum Beispiel an Schleifmaschinen) oder mit den internationalen Abkürzungen CCW (Counterclockwise, entgegen dem Uhrzeigersinn) und CW (ClockWise, wie die Uhr).
Propeller
Für die Bezeichnung der Drehrichtung von Propellern von Wasserfahrzeugen ist die Vorwärtsfahrt entscheidend: Wenn sie bei Vorwärtsfahrt nach rechts drehen, werden sie als rechtsdrehend bezeichnet, wenn sie bei Vorwärtsfahrt nach links drehen, nennt man sie linksdrehend. Der bei Rückwärtsfahrt entstehende Radeffekt versetzt das Heck des Schiffes bei rechts drehendem Propeller nach links und bei links drehendem Propeller nach rechts.
Bei Schiffen mit paarweise angeordneten Propellern werden diese jeweils gegensinnig betrieben. Dadurch heben sich die Drehmomente am Bootsrumpf gegenseitig auf.
Drehung der Polarisationsebene des Lichts
Als rechts- oder linksdrehend bezeichnet man in der Chemie eine optisch aktive Substanz, das heißt einen Stoff, der die Polarisationsebene von polarisiertem Licht in ebendiese Richtung dreht. Bezugsrichtung ist dabei die Blickrichtung entgegen der Bewegungsrichtung des Lichts. Direkte Anwendung ist z. B. die zirkular-polarisierende Schicht auf einem 3D-Fernseher. Ein bekanntes Beispiel aus der Lebensmittelchemie sind die einander enantiomeren (spiegelbildlichen) Verbindungen L-(+)-Milchsäure und D-(−)-Milchsäure in rechts- oder linksdrehenden Joghurtkulturen.
Galaxien
In der Astronomie werden Spiralgalaxien unter anderem auch durch ihre Drehrichtung charakterisiert, unter der sie von der Erde aus gesehen erscheinen. Den Drehsinn erkennt man an der Form und Anordnung ihrer Spiralarme. Man unterscheidet linksdrehend erscheinende „S-förmige“ Galaxien von rechtsdrehend erscheinenden „Z-förmigen“ Galaxien.
Siehe auch
- Rotation (Physik)
- Chiralität (Chemie) (z. B. links- und rechtsdrehende Milchsäure)
- Chiralität (Mathematik)
- Getriebe
- deisel (Brauchtum) (deisel und tuaithbel)
Weblinks
Einzelnachweise
- Siegfried Wetzel: Astrolabium, Uhr und Uhrzeigersinn; Chronométrophilia, No 53, 2002 Siehe auch: Astrolabium, Uhr.
- NavCommand. Software zur Konfiguration und Bedienung von iMAR – Inertialmeßsystemen. Handhabung und Benutzerhinweise. (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven) St.Ingbert 2005, S. 11–12.
- z. B.: Axel Bark: Sportküstenschifferschein + Sportbootführerschein See. 7. Auflage. Delius Klasing Verlag, 2006, ISBN 978-3-7688-1136-1, S. 191.