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
Or = 0,05 mL = 1,1 m1,15 m4 kg10 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (4 kg, 1,1 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer Vollkugel der Masse 10 kg und des Radius 0,05 m, die am unteren Ende befestigt ist. Der Mittelpunkt der Kugel liegt 1,15 m unter O. Bestimme das Massenträgheitsmoment IO des Pendels um O.

mrod = 4 kgL = 1,1 mmsphere = 10 kgr = 0,05 md = 1,15 m
IO = kg·m²
2.Leicht
L = 2,2 mGOd = 0,7 mm = 1,5 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 1,5 kg und der Länge 2,2 m dreht sich um eine Achse O senkrecht zum Stab, 0,7 m von seinem Schwerpunkt G entfernt. Bestimme sein Massenträgheitsmoment IO um diese Achse.

m = 1,5 kgL = 2,2 md = 0,7 m
IO = kg·m²
3.Mittel
L = 2,8 mm = 5,5 kgα

Ein homogener dünner Stab der Masse 5,5 kg und der Länge 2,8 m ist an einem Ende gelagert und waagerecht festgehalten. Er wird aus der Ruhe losgelassen. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die vertikale Kraft R, die das Lager unmittelbar nach dem Loslassen auf den Stab ausübt.

m = 5,5 kgL = 2,8 mg = 9,81 m/s²
R = N
4.Mittel
L = 2,4 mm = 6,5 kgα

Ein homogener dünner Stab der Masse 6,5 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 vertikale Kraft R, die das Lager unmittelbar nach dem Loslassen auf den Stab ausübt.

m = 6,5 kgL = 2,4 mg = 9,81 m/s²
R = N
5.Schwer
θ = 15°vs = 1 m

Ein Körper (dünner Reifen) startet aus der Ruhe und rollt ohne Gleiten eine Schräge hinab, die um 15° gegen die Waagerechte geneigt ist. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme seine Geschwindigkeit v, nachdem es 1 m entlang der Schräge gerollt ist.

θ = 15°s = 1 mI = m·r²g = 9,81 m/s²
v = m/s
6.Schwer
0,75 m0,25 mn1​ = 50 rpm

Eine Person steht auf einer reibungsfreien Drehscheibe und hält in jeder Hand eine Hantel von 3,5 kg, 0,75 m von der Achse entfernt. Die Person und die Drehscheibe allein haben ein Trägheitsmoment von 1,5 kg·m² um die Achse. Sie drehen sich mit 50 rpm und ziehen dann die Hanteln auf 0,25 m Abstand von der Achse heran. Behandle die Hanteln als Punktmassen. Bestimme die neue Drehzahl n2 in rpm.

I0 = 1,5 kg·m²m = 2 × 3,5 kgr1 = 0,75 mr2 = 0,25 mn1 = 50 rpm
n2 = rpm

Lösungsschlüssel

  1. 1. IO = 14,85 kg·m²
  2. 2. IO = 1,34 kg·m²
  3. 3. R = 13,49 N
  4. 4. R = 15,94 N
  5. 5. v = 1,593 m/s
  6. 6. n2 = 140,3 rpm

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