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 = 0,15 mL = 1,2 m1,35 m2 kg8 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (2 kg, 1,2 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer Vollkugel der Masse 8 kg und des Radius 0,15 m, die am unteren Ende befestigt ist. Der Mittelpunkt der Kugel liegt 1,35 m unter O. Bestimme das Massenträgheitsmoment IO des Pendels um O.

mrod = 2 kgL = 1,2 mmsphere = 8 kgr = 0,15 md = 1,35 m
IO = kg·m²
2.Leicht
k = 0,6 m400 → 1200 rpm50 kg

Ein Schwungrad der Masse 50 kg mit einem Trägheitsradius von 0,6 m wird gleichmäßig von 400 rpm auf 1200 rpm beschleunigt. Das dauert 12 s. Bestimme das erforderliche konstante Drehmoment T unter Vernachlässigung der Reibung.

m = 50 kgk = 0,6 mn1 = 400 rpmn2 = 1200 rpmt = 12 s
T = N·m
3.Mittel
n = 1200 rpmTb​ = 125 N·mI = 28,5 kg·m²

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 28,5 kg·m² dreht sich mit 1200 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 125 N·m aus. Wie viele Umdrehungen N macht das Schwungrad, bevor es stillsteht?

I = 28,5 kg·m²n = 1200 rpmTb = 125 N·m
N = rev
4.Mittel
7 kgaαM = 17,5 kgR = 0,5 m

Ein Block von 7 kg hängt an einem leichten Seil, das um eine Rolle gewickelt ist, eine homogene Vollscheibe der Masse 17,5 kg und des Radius 0,5 m, die sich auf einer reibungsfreien waagerechten Achse dreht. Der Block wird aus der Ruhe losgelassen. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Beschleunigung a des Blocks.

m = 7 kgM = 17,5 kgR = 0,5 mg = 9,81 m/s²
a = m/s²
5.Schwer
1,5 m/sω

Ein Körper (Hohlkugel) der Masse 9,5 kg rollt ohne Gleiten mit 1,5 m/s. Welcher Prozentsatz p seiner gesamten kinetischen Energie ist Rotationsenergie?

m = 9,5 kgv = 1,5 m/sI = (2/3)·m·r²
p = %
6.Schwer
θ = 10°vs = 8 m

Ein Körper (Vollzylinder) startet aus der Ruhe und rollt ohne Gleiten eine Schräge hinab, die um 10° gegen die Waagerechte geneigt ist. Verwende g = 9,81 m/s². Sein Radius beträgt 0,25 m. Bestimme seine Winkelgeschwindigkeit ω, nachdem es 8 m entlang der Schräge gerollt ist.

θ = 10°s = 8 mI = ½·m·r²g = 9,81 m/s²r = 0,25 m
ω = rad/s

Lösungsschlüssel

  1. 1. IO = 15,61 kg·m²
  2. 2. T = 125,7 N·m
  3. 3. N = 286,5 rev
  4. 4. a = 4,36 m/s²
  5. 5. p = 40 %
  6. 6. ω = 17,05 rad/s

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