Arbeitsblatt Rotation starrer Körper mit Lösungen

Kostenloses Arbeitsblatt Rotation starrer Körper zum Ausdrucken: 6 Aufgaben von leicht bis Prüfungsniveau, mit Lösungsschlüssel. Drucke es aus oder speichere es als PDF.

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1.Leicht
Or = 0,25 mL = 0,9 m1,15 m5 kg2,5 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (5 kg, 0,9 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer Vollkugel der Masse 2,5 kg und des Radius 0,25 m, die am unteren Ende befestigt ist. Der Mittelpunkt der Kugel liegt 1,15 m unter O. Bestimme das Massenträgheitsmoment IO des Pendels um O.

mrod = 5 kgL = 0,9 mmsphere = 2,5 kgr = 0,25 md = 1,15 m
IO = kg·m²
2.Leicht
k = 0,6 mn = 1500 rpm180 kg

Ein Schwungrad der Masse 180 kg hat um seine Achse einen Trägheitsradius von 0,6 m. Es dreht sich mit 1500 rpm. Bestimme seine kinetische Energie Ek in kJ.

M = 180 kgk = 0,6 mn = 1500 rpm
Ek = kJ
3.Mittel
n = 2900 rpmT = 300 N·m

Ein Motor liefert ein Drehmoment von 300 N·m bei 2900 rpm. Bestimme seine Ausgangsleistung P in kW.

T = 300 N·mn = 2900 rpm
P = kW
4.Mittel
v = ?2,5 kgL = 0,5 mm = 3 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 3 kg und der Länge 0,5 m ist an einem Ende gelagert und wird aus der Ruhe in waagerechter Lage losgelassen. Am freien Ende ist eine kleine Kugel der Masse 2,5 kg befestigt. Vernachlässige die Reibung und verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Geschwindigkeit v des freien Endes, wenn der Stab durch die senkrechte Lage schwingt.

m = 3 kgL = 0,5 mmball = 2,5 kgg = 9,81 m/s²
v = m/s
5.Schwer
160 m/s20 g0,95 mL = 1 m2 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 2 kg und der Länge 1 m hängt in Ruhe an einem reibungsfreien Drehpunkt an seinem oberen Ende. Ein Geschoss von 20 g, das sich waagerecht mit 160 m/s bewegt, trifft den Stab 0,95 m unter dem Drehpunkt und bleibt stecken. Bestimme die Winkelgeschwindigkeit ω des Stabes unmittelbar nach dem Stoß.

M = 2 kgL = 1 mm = 20 gv = 160 m/sd = 0,95 m
ω = rad/s
6.Schwer
3,5 m/sω

Ein Körper (dünner Reifen) der Masse 11,5 kg rollt ohne Gleiten mit 3,5 m/s. Welcher Prozentsatz p seiner gesamten kinetischen Energie ist Rotationsenergie?

m = 11,5 kgv = 3,5 m/sI = m·r²
p = %

Lösungsschlüssel

  1. 1. IO = 4,719 kg·m²
  2. 2. Ek = 799,4 kJ
  3. 3. P = 91,11 kW
  4. 4. v = 3,348 m/s
  5. 5. ω = 4,44 rad/s
  6. 6. p = 50 %

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