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 = 2,6 mGOd = 1,3 mm = 7 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 7 kg und der Länge 2,6 m dreht sich um eine Achse O senkrecht zum Stab, 1,3 m von seinem Schwerpunkt G entfernt. Bestimme sein Massenträgheitsmoment IO um diese Achse.

m = 7 kgL = 2,6 md = 1,3 m
IO = kg·m²
2.Leicht
Or = 0,05 mL = 0,7 m0,75 m0,5 kg2,5 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (0,5 kg, 0,7 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer Vollkugel der Masse 2,5 kg und des Radius 0,05 m, die am unteren Ende befestigt ist. Der Mittelpunkt der Kugel liegt 0,75 m unter O. Bestimme das Massenträgheitsmoment IO des Pendels um O.

mrod = 0,5 kgL = 0,7 mmsphere = 2,5 kgr = 0,05 md = 0,75 m
IO = kg·m²
3.Mittel
n = 2200 rpmP = 142 kW

Eine Welle überträgt 142 kW bei 2200 rpm. Bestimme das Drehmoment T in der Welle.

P = 142 kWn = 2200 rpm
T = N·m
4.Mittel
n = 1600 rpmTb​ = 175 N·mI = 9,5 kg·m²

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 9,5 kg·m² dreht sich mit 1600 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 175 N·m aus. Wie lange t dauert es, bis es stillsteht?

I = 9,5 kg·m²n = 1600 rpmTb = 175 N·m
t = s
5.Schwer
0,85 m0,3 mn1​ = 60 rpm

Eine Person steht auf einer reibungsfreien Drehscheibe und hält in jeder Hand eine Hantel von 1 kg, 0,85 m von der Achse entfernt. Die Person und die Drehscheibe allein haben ein Trägheitsmoment von 4,5 kg·m² um die Achse. Sie drehen sich mit 60 rpm und ziehen dann die Hanteln auf 0,3 m Abstand von der Achse heran. Behandle die Hanteln als Punktmassen. Bestimme die neue Drehzahl n2 in rpm.

I0 = 4,5 kg·m²m = 2 × 1 kgr1 = 0,85 mr2 = 0,3 mn1 = 60 rpm
n2 = rpm
6.Schwer
6,5 m/sω

Ein Körper (Vollzylinder) der Masse 20 kg rollt ohne Gleiten mit 6,5 m/s. Bestimme seine gesamte kinetische Energie Ek.

m = 20 kgv = 6,5 m/sI = ½·m·r²
Ek = J

Lösungsschlüssel

  1. 1. IO = 15,77 kg·m²
  2. 2. IO = 1,49 kg·m²
  3. 3. T = 616,4 N·m
  4. 4. t = 9,096 s
  5. 5. n2 = 76,22 rpm
  6. 6. Ek = 633,8 J

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