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 = 0,7 m0,75 m2,5 kg8 kg

Ein Pendel besteht aus einem homogenen dünnen Stab (2,5 kg, 0,7 m lang), der an seinem oberen Ende O gelagert ist, und einer Vollkugel der Masse 8 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 = 2,5 kgL = 0,7 mmsphere = 8 kgr = 0,05 md = 0,75 m
IO = kg·m²
2.Leicht
k = 0,6 m500 → 2200 rpm170 kg

Ein Schwungrad der Masse 170 kg mit einem Trägheitsradius von 0,6 m wird gleichmäßig von 500 rpm auf 2200 rpm beschleunigt. Das antreibende Drehmoment ist konstant 450 N·m, und die Reibung kann vernachlässigt werden. Wie lange t dauert das?

m = 170 kgk = 0,6 mn1 = 500 rpmn2 = 2200 rpmT = 450 N·m
t = s
3.Mittel
0,5 kgaαM = 3,5 kgR = 0,2 m

Ein Block von 0,5 kg hängt an einem leichten Seil, das um eine Rolle gewickelt ist, eine homogene Vollscheibe der Masse 3,5 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 = 0,5 kgM = 3,5 kgR = 0,2 mg = 9,81 m/s²
α = rad/s²
4.Mittel
n = 900 rpmTb​ = 185 N·mI = 32,5 kg·m²

Ein Schwungrad mit einem Trägheitsmoment von 32,5 kg·m² dreht sich mit 900 rpm. Eine Bremse übt ein konstantes Reibmoment von 185 N·m aus. Wie lange t dauert es, bis es stillsteht?

I = 32,5 kg·m²n = 900 rpmTb = 185 N·m
t = s
5.Schwer
3,5 m/sω

Ein Körper (Vollkugel) der Masse 7 kg rollt ohne Gleiten mit 3,5 m/s. Welcher Prozentsatz p seiner gesamten kinetischen Energie ist Rotationsenergie?

m = 7 kgv = 3,5 m/sI = (2/5)·m·r²
p = %
6.Schwer
0,7 m0,3 mn1​ = 60 rpm

Eine Person steht auf einer reibungsfreien Drehscheibe und hält in jeder Hand eine Hantel von 4 kg, 0,7 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 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 = 1,5 kg·m²m = 2 × 4 kgr1 = 0,7 mr2 = 0,3 mn1 = 60 rpm
n2 = rpm

Lösungsschlüssel

  1. 1. IO = 4,916 kg·m²
  2. 2. t = 24,21 s
  3. 3. α = 10,9 rad/s²
  4. 4. t = 16,56 s
  5. 5. p = 28,57 %
  6. 6. n2 = 146,5 rpm

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