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
L = 0,8 mGOd = 0,25 mm = 1 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 1 kg und der Länge 0,8 m dreht sich um eine Achse O senkrecht zum Stab, 0,25 m von seinem Schwerpunkt G entfernt. Bestimme sein Massenträgheitsmoment IO um diese Achse.

m = 1 kgL = 0,8 md = 0,25 m
IO = kg·m²
2.Leicht
L = 1,1 mGOd = 0,3 mm = 10,5 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 10,5 kg und der Länge 1,1 m dreht sich um eine Achse O senkrecht zum Stab, 0,3 m von seinem Schwerpunkt G entfernt. Bestimme sein Massenträgheitsmoment IO um diese Achse.

m = 10,5 kgL = 1,1 md = 0,3 m
IO = kg·m²
3.Mittel
L = 2,4 mm = 6 kgα

Ein homogener dünner Stab der Masse 6 kg und der Länge 2,4 m ist an einem Ende gelagert und waagerecht festgehalten. Er wird aus der Ruhe losgelassen. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Beschleunigung atip des freien Endes unmittelbar nach dem Loslassen.

m = 6 kgL = 2,4 mg = 9,81 m/s²
atip = m/s²
4.Mittel
n = 2100 rpmTb​ = 70 N·mI = 17 kg·m²

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 17 kg·m² dreht sich mit 2100 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 70 N·m aus. Wie lange t dauert es, bis es stillsteht?

I = 17 kg·m²n = 2100 rpmTb = 70 N·m
t = s
5.Schwer
Scheibe: 15 kgRing: 12 kgn1​ = 1200 rpm

Eine homogene Vollscheibe (Masse 15 kg, Radius 0,5 m) dreht sich frei mit 1200 rpm um eine senkrechte reibungsfreie Welle. Ein dünner Ring der Masse 12 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 = 15 kgMring = 12 kgR = 0,5 mn1 = 1200 rpm
n2 = rpm
6.Schwer
120 m/s20 g1,58 mL = 1,7 m5,5 kgφ

Ein homogener dünner Stab der Masse 5,5 kg und der Länge 1,7 m hängt in Ruhe an einem reibungsfreien Drehpunkt an seinem oberen Ende. Ein Geschoss von 20 g, das sich waagerecht mit 120 m/s bewegt, trifft den Stab 1,58 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 = 5,5 kgL = 1,7 mm = 20 gv = 120 m/sd = 1,58 mg = 9,81 m/s²
φ = °

Lösungsschlüssel

  1. 1. IO = 0,1158 kg·m²
  2. 2. IO = 2,004 kg·m²
  3. 3. atip = 14,71 m/s²
  4. 4. t = 53,41 s
  5. 5. n2 = 461,5 rpm
  6. 6. φ = 13,86 °

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