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 = 0,2 mL = 1,2 m1,4 m5 kg2 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (5 kg, 1,2 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer Vollkugel der Masse 2 kg und des Radius 0,2 m, die am unteren Ende befestigt ist. Der Mittelpunkt der Kugel liegt 1,4 m unter O. Bestimme das Massenträgheitsmoment IO des Pendels um O.

mrod = 5 kgL = 1,2 mmsphere = 2 kgr = 0,2 md = 1,4 m
IO = kg·m²
2.Leicht
k = 0,4 m0 → 1800 rpm20 kg

Ein Schwungrad der Masse 20 kg mit einem Trägheitsradius von 0,4 m wird gleichmäßig aus der Ruhe auf 1800 rpm beschleunigt. Das dauert 13 s. Bestimme das erforderliche konstante Drehmoment T unter Vernachlässigung der Reibung.

m = 20 kgk = 0,4 mn1 = 0 rpmn2 = 1800 rpmt = 13 s
T = N·m
3.Mittel
L = 2 mm = 14,5 kgα

Ein homogener dünner Stab der Masse 14,5 kg und der Länge 2 m ist an einem Ende gelagert und waagerecht festgehalten. Er wird aus der Ruhe losgelassen. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme seine Winkelbeschleunigung α unmittelbar nach dem Loslassen.

m = 14,5 kgL = 2 mg = 9,81 m/s²
α = rad/s²
4.Mittel
n = 2800 rpmTb​ = 45 N·mI = 27,5 kg·m²

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 27,5 kg·m² dreht sich mit 2800 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 45 N·m aus. Wie viele Umdrehungen N macht das Schwungrad, bevor es stillsteht?

I = 27,5 kg·m²n = 2800 rpmTb = 45 N·m
N = rev
5.Schwer
280 m/s5 g0,84 mL = 1,1 m6 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 6 kg und der Länge 1,1 m hängt in Ruhe an einem reibungsfreien Drehpunkt an seinem oberen Ende. Ein Geschoss von 5 g, das sich waagerecht mit 280 m/s bewegt, trifft den Stab 0,84 m unter dem Drehpunkt und bleibt stecken. Bestimme die Winkelgeschwindigkeit ω des Stabes unmittelbar nach dem Stoß.

M = 6 kgL = 1,1 mm = 5 gv = 280 m/sd = 0,84 m
ω = rad/s
6.Schwer
θ = 15°vs = 4 m

Ein Körper (Vollkugel) 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 0,2 m. Bestimme seine Winkelgeschwindigkeit ω, nachdem es 4 m entlang der Schräge gerollt ist.

θ = 15°s = 4 mI = (2/5)·m·r²g = 9,81 m/s²r = 0,2 m
ω = rad/s

Lösungsschlüssel

  1. 1. IO = 6,352 kg·m²
  2. 2. T = 46,4 N·m
  3. 3. α = 7,357 rad/s²
  4. 4. N = 4181 rev
  5. 5. ω = 0,4852 rad/s
  6. 6. ω = 19,05 rad/s

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