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 m0 → 1200 rpm120 kg

Ein Schwungrad der Masse 120 kg mit einem Trägheitsradius von 0,3 m wird gleichmäßig aus der Ruhe auf 1200 rpm beschleunigt. Das antreibende Drehmoment ist konstant 100 N·m, und die Reibung kann vernachlässigt werden. Wie lange t dauert das?

m = 120 kgk = 0,3 mn1 = 0 rpmn2 = 1200 rpmT = 100 N·m
t = s
2.Leicht
Or = 0,2 mL = 0,9 m1,1 m2,5 kg3,5 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (2,5 kg, 0,9 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer Vollkugel der Masse 3,5 kg und des Radius 0,2 m, die am unteren Ende befestigt ist. Der Mittelpunkt der Kugel liegt 1,1 m unter O. Bestimme das Massenträgheitsmoment IO des Pendels um O.

mrod = 2,5 kgL = 0,9 mmsphere = 3,5 kgr = 0,2 md = 1,1 m
IO = kg·m²
3.Mittel
ω = ?L = 2,1 mm = 7,5 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 7,5 kg und der Länge 2,1 m ist an einem Ende gelagert und wird aus der Ruhe in waagerechter Lage losgelassen. Vernachlässige die Reibung und verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Winkelgeschwindigkeit ω des Stabes, wenn er durch die senkrechte Lage schwingt.

m = 7,5 kgL = 2,1 mg = 9,81 m/s²
ω = rad/s
4.Mittel
n = 1500 rpmTb​ = 120 N·mI = 36,5 kg·m²

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 36,5 kg·m² dreht sich mit 1500 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 120 N·m aus. Wie viele Umdrehungen N macht das Schwungrad, bevor es stillsteht?

I = 36,5 kg·m²n = 1500 rpmTb = 120 N·m
N = rev
5.Schwer
8 m/sω

Ein Körper (Vollkugel) der Masse 9 kg rollt ohne Gleiten mit 8 m/s. Welcher Prozentsatz p seiner gesamten kinetischen Energie ist Rotationsenergie?

m = 9 kgv = 8 m/sI = (2/5)·m·r²
p = %
6.Schwer
220 m/s35 g0,83 mL = 1,7 m7 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 7 kg und der Länge 1,7 m hängt in Ruhe an einem reibungsfreien Drehpunkt an seinem oberen Ende. Ein Geschoss von 35 g, das sich waagerecht mit 220 m/s bewegt, trifft den Stab 0,83 m unter dem Drehpunkt und bleibt stecken. Bestimme die Winkelgeschwindigkeit ω des Stabes unmittelbar nach dem Stoß.

M = 7 kgL = 1,7 mm = 35 gv = 220 m/sd = 0,83 m
ω = rad/s

Lösungsschlüssel

  1. 1. t = 13,57 s
  2. 2. IO = 4,966 kg·m²
  3. 3. ω = 3,744 rad/s
  4. 4. N = 597,2 rev
  5. 5. p = 28,57 %
  6. 6. ω = 0,9444 rad/s

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