Arbeitsblatt Rotation starrer Körper mit Lösungen

Ein Schwungrad der Masse 140 kg hat um seine Achse einen Trägheitsradius von 0,35 m. Es dreht sich mit 2000 rpm. Bestimme seine kinetische Energie E_k in kJ.

Ein homogener dünner Stab der Masse 1,5 kg und der Länge 1,9 m dreht sich um eine Achse O senkrecht zum Stab, 0,8 m von seinem Schwerpunkt G entfernt. Bestimme sein Massenträgheitsmoment I_O um diese Achse.

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 30,5 kg·m² dreht sich mit 3000 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 180 N·m aus. Wie lange t dauert es, bis es stillsteht?

Ein Block von 4,5 kg hängt an einem leichten Seil, das um eine Rolle gewickelt ist, eine homogene Vollscheibe der Masse 12,5 kg und des Radius 0,4 m, die sich auf einer reibungsfreien waagerechten Achse dreht. Der Block wird aus der Ruhe losgelassen. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Beschleunigung a des Blocks.

Ein Körper (Vollkugel) rollt ohne Gleiten eine Schräge hinab, die um 20° gegen die Waagerechte geneigt ist. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme den kleinsten Haftreibungskoeffizienten μ_s, der das Gleiten verhindert.

Ein homogener dünner Stab der Masse 7 kg und der Länge 1,8 m hängt in Ruhe an einem reibungsfreien Drehpunkt an seinem oberen Ende. Ein Geschoss von 45 g, das sich waagerecht mit 400 m/s bewegt, trifft den Stab 1,62 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.