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 = 0,35 m500 → 1900 rpm60 kg

Ein Schwungrad der Masse 60 kg mit einem Trägheitsradius von 0,35 m wird gleichmäßig von 500 rpm auf 1900 rpm beschleunigt. Das antreibende Drehmoment ist konstant 270 N·m, und die Reibung kann vernachlässigt werden. Wie lange t dauert das?

m = 60 kgk = 0,35 mn1 = 500 rpmn2 = 1900 rpmT = 270 N·m
t = s
2.Leicht
Or = 0,25 mL = 1,3 m1,55 m3 kg8,5 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (3 kg, 1,3 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer dünnen Vollscheibe der Masse 8,5 kg und des Radius 0,25 m, die am unteren Ende befestigt ist. Die Scheibe schwingt in ihrer eigenen Ebene, und ihr Mittelpunkt liegt 1,55 m unter O. Bestimme das Massenträgheitsmoment IO des Pendels um O.

mrod = 3 kgL = 1,3 mmdisc = 8,5 kgr = 0,25 md = 1,55 m
IO = kg·m²
3.Mittel
2 kgaαM = 3,5 kgR = 0,4 m

Ein Block von 2 kg hängt an einem leichten Seil, das um eine Rolle gewickelt ist, eine homogene Vollscheibe der Masse 3,5 kg und des Radius 0,4 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 = 2 kgM = 3,5 kgR = 0,4 mg = 9,81 m/s²
α = rad/s²
4.Mittel
L = 1,1 mm = 6 kgα

Ein homogener dünner Stab der Masse 6 kg und der Länge 1,1 m ist an einem Ende gelagert und waagerecht festgehalten. Er wird aus der Ruhe losgelassen. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme seine Winkelbeschleunigung α unmittelbar nach dem Loslassen.

m = 6 kgL = 1,1 mg = 9,81 m/s²
α = rad/s²
5.Schwer
0,9 m0,15 mn1​ = 30 rpm

Eine Person steht auf einer reibungsfreien Drehscheibe und hält in jeder Hand eine Hantel von 6 kg, 0,9 m von der Achse entfernt. Die Person und die Drehscheibe allein haben ein Trägheitsmoment von 1,5 kg·m² um die Achse. Sie drehen sich mit 30 rpm und ziehen dann die Hanteln auf 0,15 m Abstand von der Achse heran. Behandle die Hanteln als Punktmassen. Bestimme die neue Drehzahl n2 in rpm.

I0 = 1,5 kg·m²m = 2 × 6 kgr1 = 0,9 mr2 = 0,15 mn1 = 30 rpm
n2 = rpm
6.Schwer
θ = 35°as = 9 m

Ein Körper (Vollkugel) rollt ohne Gleiten eine Schräge hinab, die um 35° gegen die Waagerechte geneigt ist. Verwende g = 9,81 m/s². Er startet aus der Ruhe. Wie lange t braucht er, um 9 m die Schräge hinabzurollen?

θ = 35°I = (2/5)·m·r²g = 9,81 m/s²s = 9 m
t = s

Lösungsschlüssel

  1. 1. t = 3,991 s
  2. 2. IO = 22,38 kg·m²
  3. 3. α = 13,08 rad/s²
  4. 4. α = 13,38 rad/s²
  5. 5. n2 = 190,2 rpm
  6. 6. t = 2,116 s

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