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 = 0,3 m1000 → 2400 rpm110 kg

Ein Schwungrad der Masse 110 kg mit einem Trägheitsradius von 0,3 m wird gleichmäßig von 1000 rpm auf 2400 rpm beschleunigt. Das antreibende Drehmoment ist konstant 150 N·m, und die Reibung kann vernachlässigt werden. Wie lange t dauert das?

m = 110 kgk = 0,3 mn1 = 1000 rpmn2 = 2400 rpmT = 150 N·m
t = s
2.Leicht
L = 1,2 mGOd = 0,6 mm = 6 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 6 kg und der Länge 1,2 m dreht sich um eine Achse O senkrecht zum Stab, 0,6 m von seinem Schwerpunkt G entfernt. Bestimme sein Massenträgheitsmoment IO um diese Achse.

m = 6 kgL = 1,2 md = 0,6 m
IO = kg·m²
3.Mittel
n = 1400 rpmT = 1980 N·m

Ein Motor liefert ein Drehmoment von 1980 N·m bei 1400 rpm. Bestimme seine Ausgangsleistung P in kW.

T = 1980 N·mn = 1400 rpm
P = kW
4.Mittel
ω = ?0,5 kgL = 1 mm = 6,5 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 6,5 kg und der Länge 1 m ist an einem Ende gelagert und wird aus der Ruhe in waagerechter Lage losgelassen. Am freien Ende ist eine kleine Kugel der Masse 0,5 kg befestigt. Vernachlässige die Reibung und verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Winkelgeschwindigkeit ω des Stabes, wenn er durch die senkrechte Lage schwingt.

m = 6,5 kgL = 1 mmball = 0,5 kgg = 9,81 m/s²
ω = rad/s
5.Schwer
θ = 10°as = 3,5 m

Ein Körper (dünner Reifen) rollt ohne Gleiten eine Schräge hinab, die um 10° gegen die Waagerechte geneigt ist. Verwende g = 9,81 m/s². Er startet aus der Ruhe. Wie lange t braucht er, um 3,5 m die Schräge hinabzurollen?

θ = 10°I = m·r²g = 9,81 m/s²s = 3,5 m
t = s
6.Schwer
0,85 m0,25 mn1​ = 50 rpm

Eine Person steht auf einer reibungsfreien Drehscheibe und hält in jeder Hand eine Hantel von 5,5 kg, 0,85 m von der Achse entfernt. Die Person und die Drehscheibe allein haben ein Trägheitsmoment von 3 kg·m² um die Achse. Sie drehen sich mit 50 rpm und ziehen dann die Hanteln auf 0,25 m Abstand von der Achse heran. Behandle die Hanteln als Punktmassen. Bestimme die neue Drehzahl n2 in rpm.

I0 = 3 kg·m²m = 2 × 5,5 kgr1 = 0,85 mr2 = 0,25 mn1 = 50 rpm
n2 = rpm

Lösungsschlüssel

  1. 1. t = 9,676 s
  2. 2. IO = 2,88 kg·m²
  3. 3. P = 290,3 kW
  4. 4. ω = 5,253 rad/s
  5. 5. t = 2,867 s
  6. 6. n2 = 148,4 rpm

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