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 = 0,15 mL = 1,3 m1,45 m1,5 kg5,5 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (1,5 kg, 1,3 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer Vollkugel der Masse 5,5 kg und des Radius 0,15 m, die am unteren Ende befestigt ist. Der Mittelpunkt der Kugel liegt 1,45 m unter O. Bestimme das Massenträgheitsmoment IO des Pendels um O.

mrod = 1,5 kgL = 1,3 mmsphere = 5,5 kgr = 0,15 md = 1,45 m
IO = kg·m²
2.Leicht
L = 0,4 mGOd = 0,05 mm = 6 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 6 kg und der Länge 0,4 m dreht sich um eine Achse O senkrecht zum Stab, 0,05 m von seinem Schwerpunkt G entfernt. Bestimme sein Massenträgheitsmoment IO um diese Achse.

m = 6 kgL = 0,4 md = 0,05 m
IO = kg·m²
3.Mittel
10 kgaαM = 15,5 kgR = 0,2 m

Ein Block von 10 kg hängt an einem leichten Seil, das um eine Rolle gewickelt ist, eine homogene Vollscheibe der Masse 15,5 kg und des Radius 0,2 m, die sich auf einer reibungsfreien waagerechten Achse dreht. Der Block wird aus der Ruhe losgelassen. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Winkelbeschleunigung α der Rolle.

m = 10 kgM = 15,5 kgR = 0,2 mg = 9,81 m/s²
α = rad/s²
4.Mittel
n = 600 rpmP = 20 kW

Eine Welle überträgt 20 kW bei 600 rpm. Bestimme das Drehmoment T in der Welle.

P = 20 kWn = 600 rpm
T = N·m
5.Schwer
0,7 m0,35 mn1​ = 35 rpm

Eine Person steht auf einer reibungsfreien Drehscheibe und hält in jeder Hand eine Hantel von 5,5 kg, 0,7 m von der Achse entfernt. Die Person und die Drehscheibe allein haben ein Trägheitsmoment von 4 kg·m² um die Achse. Sie drehen sich mit 35 rpm und ziehen dann die Hanteln auf 0,35 m Abstand von der Achse heran. Behandle die Hanteln als Punktmassen. Bestimme die neue Drehzahl n2 in rpm.

I0 = 4 kg·m²m = 2 × 5,5 kgr1 = 0,7 mr2 = 0,35 mn1 = 35 rpm
n2 = rpm
6.Schwer
θ = 15°vs = 7,5 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. Sein Radius beträgt 0,15 m. Bestimme seine Winkelgeschwindigkeit ω, nachdem es 7,5 m entlang der Schräge gerollt ist.

θ = 15°s = 7,5 mI = m·r²g = 9,81 m/s²r = 0,15 m
ω = rad/s

Lösungsschlüssel

  1. 1. IO = 12,46 kg·m²
  2. 2. IO = 0,095 kg·m²
  3. 3. α = 27,63 rad/s²
  4. 4. T = 318,3 N·m
  5. 5. n2 = 61,46 rpm
  6. 6. ω = 29,09 rad/s

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