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 = 3 mGOd = 0,65 mm = 2,5 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 2,5 kg und der Länge 3 m dreht sich um eine Achse O senkrecht zum Stab, 0,65 m von seinem Schwerpunkt G entfernt. Bestimme sein Massenträgheitsmoment IO um diese Achse.

m = 2,5 kgL = 3 md = 0,65 m
IO = kg·m²
2.Leicht
R = 0,45 mn = 1500 rpm110 kg

Ein Schwungrad ist eine homogene Vollscheibe der Masse 110 kg und des Radius 0,45 m. Es dreht sich mit 1500 rpm. Bestimme seine kinetische Energie Ek in kJ.

M = 110 kgR = 0,45 mn = 1500 rpm
Ek = kJ
3.Mittel
n = 900 rpmTb​ = 155 N·mI = 30 kg·m²

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 30 kg·m² dreht sich mit 900 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 155 N·m aus. Wie lange t dauert es, bis es stillsteht?

I = 30 kg·m²n = 900 rpmTb = 155 N·m
t = s
4.Mittel
v = ?4,5 kgL = 1,1 mm = 2,5 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 2,5 kg und der Länge 1,1 m ist an einem Ende gelagert und wird aus der Ruhe in waagerechter Lage losgelassen. Am freien Ende ist eine kleine Kugel der Masse 4,5 kg befestigt. Vernachlässige die Reibung und verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Geschwindigkeit v des freien Endes, wenn der Stab durch die senkrechte Lage schwingt.

m = 2,5 kgL = 1,1 mmball = 4,5 kgg = 9,81 m/s²
v = m/s
5.Schwer
180 m/s45 g1,02 mL = 1,3 m10 kgφ

Ein homogener dünner Stab der Masse 10 kg und der Länge 1,3 m hängt in Ruhe an einem reibungsfreien Drehpunkt an seinem oberen Ende. Ein Geschoss von 45 g, das sich waagerecht mit 180 m/s bewegt, trifft den Stab 1,02 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 = 10 kgL = 1,3 mm = 45 gv = 180 m/sd = 1,02 mg = 9,81 m/s²
φ = °
6.Schwer
Scheibe: 27 kgRing: 12 kgn1​ = 1000 rpm

Eine homogene Vollscheibe (Masse 27 kg, Radius 0,4 m) dreht sich frei mit 1000 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. Wie viel kinetische Energie ΔE geht dabei verloren?

Mdisc = 27 kgMring = 12 kgR = 0,4 mn1 = 1000 rpm
ΔE = J

Lösungsschlüssel

  1. 1. IO = 2,931 kg·m²
  2. 2. Ek = 137,4 kJ
  3. 3. t = 18,24 s
  4. 4. v = 4,824 m/s
  5. 5. φ = 24,98 °
  6. 6. ΔE = 5573 J

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