Sumbu rotasi adalah istilah yang digunakan di banyak cabang teknik, matematika, dan sains. Ini digunakan untuk menggambarkan jenis gerak untuk objek yang ada di ruang tiga dimensi (3D). Ini adalah garis lurus imajiner yang ditarik melalui objek 3D di mana objek dapat berputar atau berputar. Model rotasi digunakan untuk aplikasi teoritis dan praktis.
Rotasi pada suatu sumbu hanya dapat terjadi pada ruang tiga dimensi, artinya suatu benda memiliki panjang, lebar, dan kedalaman. Objek dalam ruang dua dimensi (2D) dapat berputar, tetapi rotasinya terjadi di sekitar suatu titik — baik internal maupun eksternal — pada bidang datar, bukan pada sumbu. Gambar tidak dapat benar-benar berputar di sekitar sumbu karena tidak ada di ketiga dimensi — gambar memiliki panjang dan lebar, tetapi tidak memiliki kedalaman. Jika objek 2D dipetakan pada grafik, itu dapat “diputar” di sekitar sumbu X atau Y, tetapi ini hanya membalik atau membalikkan gambar. Bayangan itu datar dan akan menghilang di beberapa titik jika diputar melalui rotasi penuh di sekitar salah satu sumbu.
Sebaliknya, objek 3D dapat berputar di sekitar sumbu tetapi tidak dapat berputar di sekitar titik internal. Ini akan menyebabkan objek berputar ke banyak arah pada saat yang sama, sepanjang setiap garis yang memotong titik itu, dan itu akan merobek dirinya sendiri. Dengan demikian, objek 3D hanya dapat berputar di sekitar satu garis, atau sumbu. Jika objek 3D bergerak di sekitar titik eksternal, itu disebut sebagai revolusi, bukan rotasi. Misalnya, Bumi berputar pada poros internal dan berputar mengelilingi matahari.
Objek yang ada dalam ruang 3D dapat memiliki lebih dari satu sumbu rotasi internal, tetapi objek tersebut tidak dapat berputar di sekitar dua sumbu tersebut pada saat yang bersamaan. Misalnya, jika Bumi memiliki sumbu rotasi baru yang tegak lurus dengan sumbu aslinya, ia tidak dapat berputar berlawanan arah pada kedua sumbu secara bersamaan. Saat mencoba berputar di kedua arah, ia akan menemukan titik keseimbangan antara keduanya dan membuat sumbu rotasi ketiga di sepanjang garis itu.
Objek yang tidak dapat melakukan rotasi atau putaran penuh masih dapat dianggap berputar di sekitar sumbu. Pergelangan kaki dan lutut, serta bagian mekanis dan banyak item lainnya, dapat melakukan rotasi terbatas di sekitar garis internal tertentu. Karena objek 3D, mereka disebut memiliki sumbu rotasi, meskipun rotasi itu sendiri terbatas.