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 = 0,05 mL = 1,5 m1,55 m4 kg2 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (4 kg, 1,5 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer Vollkugel der Masse 2 kg und des Radius 0,05 m, die am unteren Ende befestigt ist. Der Mittelpunkt der Kugel liegt 1,55 m unter O. Bestimme das Massenträgheitsmoment IO des Pendels um O.

mrod = 4 kgL = 1,5 mmsphere = 2 kgr = 0,05 md = 1,55 m
IO = kg·m²
2.Leicht
k = 0,6 m500 → 2000 rpm30 kg

Ein Schwungrad der Masse 30 kg mit einem Trägheitsradius von 0,6 m wird gleichmäßig von 500 rpm auf 2000 rpm beschleunigt. Das dauert 10 s. Bestimme das erforderliche konstante Drehmoment T unter Vernachlässigung der Reibung.

m = 30 kgk = 0,6 mn1 = 500 rpmn2 = 2000 rpmt = 10 s
T = N·m
3.Mittel
L = 0,6 mm = 13,5 kgα

Ein homogener dünner Stab der Masse 13,5 kg und der Länge 0,6 m ist an einem Ende gelagert und waagerecht festgehalten. Er wird aus der Ruhe losgelassen. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die vertikale Kraft R, die das Lager unmittelbar nach dem Loslassen auf den Stab ausübt.

m = 13,5 kgL = 0,6 mg = 9,81 m/s²
R = N
4.Mittel
n = 2500 rpmTb​ = 50 N·mI = 1 kg·m²

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 1 kg·m² dreht sich mit 2500 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 50 N·m aus. Wie lange t dauert es, bis es stillsteht?

I = 1 kg·m²n = 2500 rpmTb = 50 N·m
t = s
5.Schwer
Scheibe: 7 kgRing: 16 kgn1​ = 600 rpm

Eine homogene Vollscheibe (Masse 7 kg, Radius 0,4 m) dreht sich frei mit 600 rpm um eine senkrechte reibungsfreie Welle. Ein dünner Ring der Masse 16 kg und desselben Radius wird aus der Ruhe zentriert auf die Welle fallen gelassen, und beide drehen sich schnell gemeinsam. Bestimme ihre gemeinsame Drehzahl n2 in rpm.

Mdisc = 7 kgMring = 16 kgR = 0,4 mn1 = 600 rpm
n2 = rpm
6.Schwer
8 m/sω

Ein Körper (Hohlkugel) der Masse 1 kg rollt ohne Gleiten mit 8 m/s. Bestimme seine kinetische Rotationsenergie Erot.

m = 1 kgv = 8 m/sI = (2/3)·m·r²
Erot = J

Lösungsschlüssel

  1. 1. IO = 7,807 kg·m²
  2. 2. T = 169,6 N·m
  3. 3. R = 33,11 N
  4. 4. t = 5,236 s
  5. 5. n2 = 107,7 rpm
  6. 6. Erot = 21,33 J

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