Arbeitsblatt Rotation starrer Körper mit Lösungen

Ein Schwungrad der Masse 200 kg hat um seine Achse einen Trägheitsradius von 0,2 m. Es dreht sich mit 1100 rpm. Bestimme seine kinetische Energie E_k in kJ.

Ein Schwungrad der Masse 90 kg mit einem Trägheitsradius von 0,4 m wird gleichmäßig von 400 rpm auf 1600 rpm beschleunigt. Das antreibende Drehmoment ist konstant 110 N·m, und die Reibung kann vernachlässigt werden. Wie lange t dauert das?

Ein Block von 11,5 kg hängt an einem leichten Seil, das um eine Rolle gewickelt ist, eine homogene Vollscheibe der Masse 18,5 kg und des Radius 0,25 m, die sich auf einer reibungsfreien waagerechten Achse dreht. Der Block wird aus der Ruhe losgelassen. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Seilkraft T im Seil.

Ein homogener dünner Stab der Masse 13,5 kg und der Länge 2,6 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.

Ein homogener dünner Stab der Masse 10 kg und der Länge 0,9 m hängt in Ruhe an einem reibungsfreien Drehpunkt an seinem oberen Ende. Ein Geschoss von 45 g, das sich waagerecht mit 200 m/s bewegt, trifft den Stab 0,41 m unter dem Drehpunkt und bleibt stecken. Bestimme die Winkelgeschwindigkeit ω des Stabes unmittelbar nach dem Stoß.

Eine homogene Vollscheibe (Masse 21 kg, Radius 0,45 m) dreht sich frei mit 600 rpm um eine senkrechte reibungsfreie Welle. Ein dünner Ring der Masse 19 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.