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 = 0,1 mL = 1,3 m1,4 m4 kg9,5 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (4 kg, 1,3 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer Vollkugel der Masse 9,5 kg und des Radius 0,1 m, die am unteren Ende befestigt ist. Der Mittelpunkt der Kugel liegt 1,4 m unter O. Bestimme das Massenträgheitsmoment IO des Pendels um O.

mrod = 4 kgL = 1,3 mmsphere = 9,5 kgr = 0,1 md = 1,4 m
IO = kg·m²
2.Leicht
k = 0,35 m200 → 2100 rpm120 kg

Ein Schwungrad der Masse 120 kg mit einem Trägheitsradius von 0,35 m wird gleichmäßig von 200 rpm auf 2100 rpm beschleunigt. Das antreibende Drehmoment ist konstant 130 N·m, und die Reibung kann vernachlässigt werden. Wie lange t dauert das?

m = 120 kgk = 0,35 mn1 = 200 rpmn2 = 2100 rpmT = 130 N·m
t = s
3.Mittel
0 → 2300 rpmI = 8 kg·m²

Ein Motor bringt ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 8 kg·m² in 34 s aus der Ruhe auf 2300 rpm. Bestimme unter Vernachlässigung von Verlusten die mittlere Leistung Pavg, die er abgibt, in kW.

I = 8 kg·m²n = 2300 rpmt = 34 s
Pavg = kW
4.Mittel
n = 2600 rpmTb​ = 75 N·mI = 33,5 kg·m²

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 33,5 kg·m² dreht sich mit 2600 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 75 N·m aus. Wie viele Umdrehungen N macht das Schwungrad, bevor es stillsteht?

I = 33,5 kg·m²n = 2600 rpmTb = 75 N·m
N = rev
5.Schwer
400 m/s15 g0,29 mL = 0,6 m2,5 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 2,5 kg und der Länge 0,6 m hängt in Ruhe an einem reibungsfreien Drehpunkt an seinem oberen Ende. Ein Geschoss von 15 g, das sich waagerecht mit 400 m/s bewegt, trifft den Stab 0,29 m unter dem Drehpunkt und bleibt stecken. Bestimme die Winkelgeschwindigkeit ω des Stabes unmittelbar nach dem Stoß.

M = 2,5 kgL = 0,6 mm = 15 gv = 400 m/sd = 0,29 m
ω = rad/s
6.Schwer
6 m/sω

Ein Körper (Vollzylinder) der Masse 4,5 kg rollt ohne Gleiten mit 6 m/s. Bestimme seine gesamte kinetische Energie Ek.

m = 4,5 kgv = 6 m/sI = ½·m·r²
Ek = J

Lösungsschlüssel

  1. 1. IO = 20,91 kg·m²
  2. 2. t = 22,5 s
  3. 3. Pavg = 6,825 kW
  4. 4. N = 2635 rev
  5. 5. ω = 5,776 rad/s
  6. 6. Ek = 121,5 J

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