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
k = 0,2 m0 → 400 rpm20 kg

Ein Schwungrad der Masse 20 kg mit einem Trägheitsradius von 0,2 m wird gleichmäßig aus der Ruhe auf 400 rpm beschleunigt. Das antreibende Drehmoment ist konstant 1,3 N·m, und die Reibung kann vernachlässigt werden. Wie lange t dauert das?

m = 20 kgk = 0,2 mn1 = 0 rpmn2 = 400 rpmT = 1,3 N·m
t = s
2.Leicht
Or = 0,1 mL = 1 m1,1 m0,5 kg9 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (0,5 kg, 1 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer Vollkugel der Masse 9 kg und des Radius 0,1 m, die am unteren Ende befestigt ist. Der Mittelpunkt der Kugel liegt 1,1 m unter O. Bestimme das Massenträgheitsmoment IO des Pendels um O.

mrod = 0,5 kgL = 1 mmsphere = 9 kgr = 0,1 md = 1,1 m
IO = kg·m²
3.Mittel
v = ?3,5 kgL = 2,2 mm = 10 kg

Ein homogener dünner Stab der Masse 10 kg und der Länge 2,2 m ist an einem Ende gelagert und wird aus der Ruhe in waagerechter Lage losgelassen. Am freien Ende ist eine kleine Kugel der Masse 3,5 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 = 10 kgL = 2,2 mmball = 3,5 kgg = 9,81 m/s²
v = m/s
4.Mittel
n = 1600 rpmTb​ = 40 N·mI = 30,5 kg·m²

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 30,5 kg·m² dreht sich mit 1600 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 40 N·m aus. Wie viele Umdrehungen N macht das Schwungrad, bevor es stillsteht?

I = 30,5 kg·m²n = 1600 rpmTb = 40 N·m
N = rev
5.Schwer
180 m/s35 g1,1 mL = 1,5 m7,5 kgφ

Ein homogener dünner Stab der Masse 7,5 kg und der Länge 1,5 m hängt in Ruhe an einem reibungsfreien Drehpunkt an seinem oberen Ende. Ein Geschoss von 35 g, das sich waagerecht mit 180 m/s bewegt, trifft den Stab 1,1 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 = 7,5 kgL = 1,5 mm = 35 gv = 180 m/sd = 1,1 mg = 9,81 m/s²
φ = °
6.Schwer
θ = 35°vs = 1,5 m

Ein Körper (Hohlkugel) startet aus der Ruhe und rollt ohne Gleiten eine Schräge hinab, die um 35° gegen die Waagerechte geneigt ist. Verwende g = 9,81 m/s². Bestimme seine Geschwindigkeit v, nachdem es 1,5 m entlang der Schräge gerollt ist.

θ = 35°s = 1,5 mI = (2/3)·m·r²g = 9,81 m/s²
v = m/s

Lösungsschlüssel

  1. 1. t = 25,78 s
  2. 2. IO = 11,09 kg·m²
  3. 3. v = 7,327 m/s
  4. 4. N = 1703 rev
  5. 5. φ = 22,52 °
  6. 6. v = 3,182 m/s

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