Rotācijas ass ir termins, ko lieto daudzās inženierzinātņu, matemātikas un zinātņu nozarēs. To izmanto, lai aprakstītu trīsdimensiju (3D) telpā esošo objektu kustības veidu. Tā ir iedomāta taisna līnija, kas novilkta caur 3D objektu, ap kuru objekts var griezties vai griezties. Rotācijas modeļi tiek izmantoti gan teorētiskiem, gan praktiskiem pielietojumiem.
Rotācija ap asi var notikt tikai trīsdimensiju telpā, kas nozīmē, ka objektam ir garums, platums un dziļums. Objekti divdimensiju (2D) telpā var griezties, bet rotācija notiek ap punktu — gan iekšēju, gan ārēju — plakanā plaknē, nevis uz asi. Attēls nevar īsti griezties ap asi, jo tas nepastāv visās trīs dimensijās — tam ir garums un platums, bet nav dziļuma. Ja 2D objekts ir attēlots diagrammā, to var “pagriezt” ap X vai Y asi, taču tas vienkārši apgriež vai apgriež attēlu. Attēls ir plakans un kādā brīdī pazudīs, ja to pagrieztu pilnā apjomā ap jebkuru asi.
Turpretim 3D objekts var griezties ap asi, bet nevar griezties ap iekšējo punktu. Tas liktu objektam griezties daudzos virzienos vienlaikus pa katru līniju, kas šķērso šo punktu, un tas izjauktos. Tādējādi 3D objekts var griezties tikai ap vienu līniju vai asi. Ja 3D objekts pārvietojas ap ārēju punktu, to sauc par apgriezienu, nevis rotāciju. Piemēram, Zeme griežas ap iekšējo asi un riņķo ap sauli.
Objektiem, kas atrodas 3D telpā, var būt vairāk nekā viena iekšējā rotācijas ass, taču tie nevar vienlaikus griezties ap divām šādām asīm. Piemēram, ja Zemei ir jauna rotācijas ass, kas ir perpendikulāra tās sākotnējai asij, tā nevar griezties pretējos virzienos uz abām asīm vienlaikus. Mēģinot griezties abos virzienos, tas atradīs līdzsvara punktu starp abiem un izveidos trešo rotācijas asi pa šo līniju.
Objektus, kas nevar veikt pilnu rotāciju vai griešanos, joprojām var uzskatīt par rotējošiem ap asi. Potītes un ceļgali, kā arī mehāniskās daļas un daudzi citi priekšmeti var veikt ierobežotu rotāciju ap noteiktu iekšējo līniju. Tā kā tie ir 3D objekti, tos sauc par tādiem, kuriem ir rotācijas ass, lai gan pati rotācija ir ierobežota.