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 = 0,25 m100 → 1000 rpm10 kg

Ein Schwungrad der Masse 10 kg mit einem Trägheitsradius von 0,25 m wird gleichmäßig von 100 rpm auf 1000 rpm beschleunigt. Das dauert 20 s. Bestimme das erforderliche konstante Drehmoment T unter Vernachlässigung der Reibung.

m = 10 kgk = 0,25 mn1 = 100 rpmn2 = 1000 rpmt = 20 s
T = N·m
2.Leicht
k = 0,2 m700 → 2100 rpm200 kg

Ein Schwungrad der Masse 200 kg mit einem Trägheitsradius von 0,2 m wird gleichmäßig von 700 rpm auf 2100 rpm beschleunigt. Das dauert 3 s. Bestimme das erforderliche konstante Drehmoment T unter Vernachlässigung der Reibung.

m = 200 kgk = 0,2 mn1 = 700 rpmn2 = 2100 rpmt = 3 s
T = N·m
3.Mittel
0 → 1700 rpmI = 14 kg·m²

Ein Motor bringt ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 14 kg·m² in 30 s aus der Ruhe auf 1700 rpm. Bestimme unter Vernachlässigung von Verlusten die mittlere Leistung Pavg, die er abgibt, in kW.

I = 14 kg·m²n = 1700 rpmt = 30 s
Pavg = kW
4.Mittel
ω = ?3 kgL = 0,5 mm = 2 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 2 kg und der Länge 0,5 m ist an einem Ende gelagert und wird aus der Ruhe in waagerechter Lage losgelassen. Am freien Ende ist eine kleine Kugel der Masse 3 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 = 2 kgL = 0,5 mmball = 3 kgg = 9,81 m/s²
ω = rad/s
5.Schwer
200 m/s50 g0,63 mL = 0,7 m7,5 kgφ

Ein homogener dünner Stab der Masse 7,5 kg und der Länge 0,7 m hängt in Ruhe an einem reibungsfreien Drehpunkt an seinem oberen Ende. Ein Geschoss von 50 g, das sich waagerecht mit 200 m/s bewegt, trifft den Stab 0,63 m unter dem Drehpunkt und bleibt stecken. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme den größten Winkel φ von der Senkrechten, um den der Stab ausschwingt.

M = 7,5 kgL = 0,7 mm = 50 gv = 200 m/sd = 0,63 mg = 9,81 m/s²
φ = °
6.Schwer
500 m/s10 g0,68 mL = 0,7 m2,5 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 2,5 kg und der Länge 0,7 m hängt in Ruhe an einem reibungsfreien Drehpunkt an seinem oberen Ende. Ein Geschoss von 10 g, das sich waagerecht mit 500 m/s bewegt, trifft den Stab 0,68 m unter dem Drehpunkt und bleibt stecken. Bestimme die Winkelgeschwindigkeit ω des Stabes unmittelbar nach dem Stoß.

M = 2,5 kgL = 0,7 mm = 10 gv = 500 m/sd = 0,68 m
ω = rad/s

Lösungsschlüssel

  1. 1. T = 2,945 N·m
  2. 2. T = 391 N·m
  3. 3. Pavg = 7,395 kW
  4. 4. ω = 6,543 rad/s
  5. 5. φ = 67,15 °
  6. 6. ω = 8,233 rad/s

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