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 = 0,4 m400 → 1900 rpm160 kg

Ein Schwungrad der Masse 160 kg mit einem Trägheitsradius von 0,4 m wird gleichmäßig von 400 rpm auf 1900 rpm beschleunigt. Das antreibende Drehmoment ist konstant 340 N·m, und die Reibung kann vernachlässigt werden. Wie lange t dauert das?

m = 160 kgk = 0,4 mn1 = 400 rpmn2 = 1900 rpmT = 340 N·m
t = s
2.Leicht
R = 0,8 mn = 1400 rpm20 kg

Ein Schwungrad ist eine homogene Vollscheibe der Masse 20 kg und des Radius 0,8 m. Es dreht sich mit 1400 rpm. Bestimme seine kinetische Energie Ek in kJ.

M = 20 kgR = 0,8 mn = 1400 rpm
Ek = kJ
3.Mittel
n = 2300 rpmTb​ = 110 N·mI = 7,5 kg·m²

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 7,5 kg·m² dreht sich mit 2300 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 110 N·m aus. Wie viele Umdrehungen N macht das Schwungrad, bevor es stillsteht?

I = 7,5 kg·m²n = 2300 rpmTb = 110 N·m
N = rev
4.Mittel
L = 1,1 mm = 19,5 kgα

Ein homogener dünner Stab der Masse 19,5 kg und der Länge 1,1 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 = 19,5 kgL = 1,1 mg = 9,81 m/s²
atip = m/s²
5.Schwer
θ = 10°vs = 10 m

Ein Körper (Hohlkugel) startet aus der Ruhe und rollt ohne Gleiten eine Schräge hinab, die um 10° gegen die Waagerechte geneigt ist. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme seine Geschwindigkeit v, nachdem es 10 m entlang der Schräge gerollt ist.

θ = 10°s = 10 mI = (2/3)·m·r²g = 9,81 m/s²
v = m/s
6.Schwer
Scheibe: 32 kgRing: 18 kgn1​ = 950 rpm

Eine homogene Vollscheibe (Masse 32 kg, Radius 0,15 m) dreht sich frei mit 950 rpm um eine senkrechte reibungsfreie Welle. Ein dünner Ring der Masse 18 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 = 32 kgMring = 18 kgR = 0,15 mn1 = 950 rpm
n2 = rpm

Lösungsschlüssel

  1. 1. t = 11,83 s
  2. 2. Ek = 68,78 kJ
  3. 3. N = 314,8 rev
  4. 4. atip = 14,71 m/s²
  5. 5. v = 4,521 m/s
  6. 6. n2 = 447,1 rpm

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