El eje de rotación es un término utilizado en muchas ramas de la ingeniería, las matemáticas y las ciencias. Se utiliza para describir un tipo de movimiento para objetos que existen en un espacio tridimensional (3D). Es una línea recta imaginaria dibujada a través de un objeto 3D alrededor de la cual el objeto puede girar o girar. Los modelos de rotación se utilizan tanto para aplicaciones teóricas como prácticas.
La rotación alrededor de un eje solo puede ocurrir en un espacio tridimensional, lo que significa que un objeto tiene longitud, ancho y profundidad. Los objetos en el espacio bidimensional (2D) pueden rotar, pero la rotación es alrededor de un punto, ya sea interno o externo, en un plano plano, no en un eje. La imagen no puede girar realmente alrededor de un eje, ya que no existe en las tres dimensiones: tiene largo y ancho, pero no profundidad. Si un objeto 2D se traza en un gráfico, se puede «rotar» alrededor del eje X o Y, pero esto simplemente voltea o invierte la imagen. La imagen es plana y desaparecería en algún momento si girara en una rotación completa alrededor de cualquiera de los ejes.
Por el contrario, un objeto 3D puede girar alrededor de un eje pero no puede girar alrededor de un punto interno. Esto haría que el objeto rote en muchas direcciones al mismo tiempo, a lo largo de cada línea que se cruza con ese punto, y se desgarraría. Por lo tanto, un objeto 3D solo puede girar alrededor de una línea o un eje. Si un objeto 3D se mueve alrededor de un punto externo, se denomina revolución, no rotación. Por ejemplo, la Tierra gira sobre un eje interno y gira alrededor del sol.
Los objetos que existen dentro del espacio 3D pueden tener más de un eje de rotación interno, pero no pueden girar alrededor de dos de esos ejes al mismo tiempo. Por ejemplo, si la Tierra tiene un nuevo eje de rotación que es perpendicular a su eje original, no puede girar en direcciones opuestas en ambos ejes al mismo tiempo. Mientras intenta girar en ambas direcciones, encontrará un punto de equilibrio entre los dos y creará un tercer eje de rotación a lo largo de esa línea.
Los objetos que no pueden realizar una rotación completa o girar aún pueden considerarse que giran alrededor de un eje. Los tobillos y las rodillas, así como las piezas mecánicas y muchos otros elementos, pueden realizar una rotación limitada alrededor de una línea interna determinada. Como son objetos 3D, se dice que tienen un eje de rotación, aunque la rotación en sí es limitada.