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
k = 0,5 m300 → 1600 rpm80 kg

Ein Schwungrad der Masse 80 kg mit einem Trägheitsradius von 0,5 m wird gleichmäßig von 300 rpm auf 1600 rpm beschleunigt. Das antreibende Drehmoment ist konstant 250 N·m, und die Reibung kann vernachlässigt werden. Wie lange t dauert das?

m = 80 kgk = 0,5 mn1 = 300 rpmn2 = 1600 rpmT = 250 N·m
t = s
2.Leicht
L = 0,6 mGOd = 0,3 mm = 12 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 12 kg und der Länge 0,6 m dreht sich um eine Achse O senkrecht zum Stab, 0,3 m von seinem Schwerpunkt G entfernt. Bestimme sein Massenträgheitsmoment IO um diese Achse.

m = 12 kgL = 0,6 md = 0,3 m
IO = kg·m²
3.Mittel
0 → 2000 rpmI = 24,5 kg·m²

Ein Motor bringt ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 24,5 kg·m² in 53 s aus der Ruhe auf 2000 rpm. Bestimme unter Vernachlässigung von Verlusten die mittlere Leistung Pavg, die er abgibt, in kW.

I = 24,5 kg·m²n = 2000 rpmt = 53 s
Pavg = kW
4.Mittel
0,5 kgaαM = 8,5 kgR = 0,35 m

Ein Block von 0,5 kg hängt an einem leichten Seil, das um eine Rolle gewickelt ist, eine homogene Vollscheibe der Masse 8,5 kg und des Radius 0,35 m, die sich auf einer reibungsfreien waagerechten Achse dreht. Der Block wird aus der Ruhe losgelassen. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Winkelbeschleunigung α der Rolle.

m = 0,5 kgM = 8,5 kgR = 0,35 mg = 9,81 m/s²
α = rad/s²
5.Schwer
0,75 m0,35 mn1​ = 60 rpm

Eine Person steht auf einer reibungsfreien Drehscheibe und hält in jeder Hand eine Hantel von 1 kg, 0,75 m von der Achse entfernt. Die Person und die Drehscheibe allein haben ein Trägheitsmoment von 5 kg·m² um die Achse. Sie drehen sich mit 60 rpm und ziehen dann die Hanteln auf 0,35 m Abstand von der Achse heran. Behandle die Hanteln als Punktmassen. Bestimme die neue Drehzahl n2 in rpm.

I0 = 5 kg·m²m = 2 × 1 kgr1 = 0,75 mr2 = 0,35 mn1 = 60 rpm
n2 = rpm
6.Schwer
θ = 10°vs = 7 m

Ein Körper (Hohlkugel) 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. Bestimme seine Geschwindigkeit v, nachdem es 7 m entlang der Schräge gerollt ist.

θ = 10°s = 7 mI = (2/3)·m·r²g = 9,81 m/s²
v = m/s

Lösungsschlüssel

  1. 1. t = 10,89 s
  2. 2. IO = 1,44 kg·m²
  3. 3. Pavg = 10,14 kW
  4. 4. α = 2,95 rad/s²
  5. 5. n2 = 70,07 rpm
  6. 6. v = 3,783 m/s

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