Tutorium Physik 2. Rotation SS 18 | 2.Semester | B.Sc. Catering und Hospitality Services 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

Themen Fluide Rotation Schwingungen Elektrizität Optik Radioaktivität 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8. Rotation 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.1 Rotation: Aufgabe (*) Was ist der Unterschied zwischen Translation und Rotation? Der Weg hat die Formel s =   r. Was ist bei der Berechnung für den Winkel  zu beachten? Was ist mit der Winkelgeschwindigkeit ω gemeint? Warum wird diese verwendet? Was versteht man unter Drehmoment? 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.1 Rotation: Lösungen a und b Translationen sind lineare Bewegungen (gleichförmige und gleichmäßig oder ungleichmäßig beschleunigte Bewegungen). Rotationen sind Drehbewegungen. Für den Winkel ist bei der Berechnung zu beachten, dass er im Bogenmaß (rad) gemessen wird. 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.1 Rotation: Lösungen c und d Die Winkelgeschwindigkeit ω ist die Zeit, die benötigt wird, um einen bestimmten Winkel zurückzulegen. Sie wird verwendet, weil sie unabhängig vom Radius und an allen Punkten eines Körpers gleich ist. Ein Drehmoment entsteht, wenn ein Körper mittels einer Kraft gedreht wird. Hier wird der Winkel in Grad angegeben. 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.2 Bogenmaß und Gradmaß: Aufgabe (*) Umdrehungen N Winkel  in Grad Winkel  in rad 360 3 ½  1 0,398 1/8 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.2 Bogenmaß und Gradmaß: Lösung Umdrehungen N Winkel  in Grad Winkel  in rad 1 360 2  3 1.080 6  ¼ 90 ½   0,0028  0,0175 =0,00556   0,0633  22,8 0,398 1/8 45 ¼  03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.3 Äquator: Aufgabe (**) Die Erde hat einen Durchmesser von d = 12 756,34 km. Sie beobachten die Drehung der Erde aus dem Weltraum. Welche Strecke s legt ein Punkt am Äquator durch die Drehung der Erde an einem Tag zurück? Wie groß ist die Winkelgeschwindigkeit ω der Erde? Welche lineare Geschwindigkeit v hat ein Punkt auf der Oberfläche der Erde? Geben Sie sie in m/s und in km/h an. 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.3 Äquator: Lösungen a und b 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.3 Äquator: Lösung c 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.4 Karussell: Aufgabe (**) Wie groß wäre die radiale Beschleunigung eines Karussells mit dem Durchmesser d = 10 m, das 25 Umdrehungen in einer Minute vollführt? Könnten Sie sich auf dem Karussell festhalten? Begründen Sie Ihre Antwort. 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.4 Karussell: Lösung Vergleich mit Erdbeschleunigung zeigt: also Festhalten unmöglich 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.5 Stein im Garten: Aufgabe (**) Im Garten liegt ein Stein, der eine Masse mStein = 260 kg besitzt. Unter dem Stein wird ein Schatz vermutet. Deswegen soll er angehoben werden. Als Unterlage für ein Brett, das Sie als Hebel benutzen können, steht ein Holzklotz zur Verfügung. Sie können maximal mit einer Masse von mMensch = 65 kg den Hebel nach unten drücken. Der Hebelarm auf Ihrer Seite des Hebels ist dHebel = 3 m lang. Wie weit entfernt vom Stein müssen Sie den Holzklotz platzieren? 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.5 Stein im Garten: Lösung (I) 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.5 Stein im Garten: Lösung (II) 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.6 Fahrrad: Aufgabe (**) Ein Fahrrad fährt mit einer Geschwindigkeit v = 15 km/h. Die Räder des Fahrrads haben einen Durchmesser d = 72 cm. Wie viele Umdrehungen pro Minute führt ein Rad mit diesem Durchmesser bei dieser Geschwindigkeit aus? 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.6 Fahrrad: Lösung 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.7 Käfer: Aufgabe (**) Ein Käfer mit einer Masse m = 1 g rotiert auf der Flügelspitze einer Windkraftanlage. Der Rotor mit einem Durchmesser d = 60 m benötigt für eine Umdrehung t = 2 s. Mit welcher Kraft muss sich der Käfer mit seinen kleinen Käferbeinen an dem Flügel festhalten, damit er darauf sitzen bleibt? Welche Masse wäre erforderlich, um diese Kraft im Erdschwerefeld zu erzeugen? 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.7 Käfer: Lösung a 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.7 Käfer: Lösung b 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.8 Schleudern 1: Aufgabe (**) Eine Waschmaschine mit der Standardbreite von 60 cm schleudert die Wäsche mit 800 Umdrehungen pro Minute. Die Trommel habe einen Durchmesser d = 52 cm. Mit welcher Kraft wird dabei ein Wassertropfen der Masse 1 g nach außen gedrückt? Welche Masse besitzt dieselbe Gewichtskraft? 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

Ergebnisse im TR zwischen-speichern! 8.8 Schleudern 1: Lösung a Ergebnisse im TR zwischen-speichern! 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.8 Schleudern 1: Lösung b Ein Wassertropfen mit der 186fachen Masse würde die gleiche Gewichtskraft bewirken wie die Zentrifugalkraft! 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.9 Schleudern 2: Aufgabe (**) Sie haben eine Waschmaschine mit der Standardbreite von 45 cm und einem Trommelradius r = 18,5 cm Um wie viel Prozent verändert sich die Schleuderkraft dieser Waschmaschine gegenüber der aus Aufgabe „Schleudern 1“ bei gleicher Drehzahl? Mit welcher Drehzahl muss diese Waschmaschine die Wäsche schleudern, damit die gleiche Kraft auf die Wäsche wirkt wie bei der Aufgabe „Schleudern 1“? 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.9 Schleudern 2: Lösung a Die Schleuderkraft ist um 29% kleiner als bei der „großen Schwester“. 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.9 Schleudern 2: Lösung b Die Drehzahl müsste um 18,5% auf 948 U/min gesteigert werden 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.10 Festplatte: Aufgabe (**) Heutige Computerfestplatten haben eine Drehzahl 7.200 Umdrehungen pro Minute. Die Platten haben einen Durchmesser d = 9 cm. Berechnen Sie die lineare Geschwindigkeit eines Punktes auf der Außenkante der Festplatte in km/h Berechnen Sie die radiale Beschleunigung ar des Punktes 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.10 Festplatte: Lösung a und b 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.11 Raumstation: Aufgabe (**) Das Tourismusunternehmen "Space Touristics" will für die Internationale Raumstation (ISS) Urlaubsreisen anbieten. Die Station bewegt sich auf einer Kreisbahn mit einem Durchmesser von d = 13.000 km um die Erde. Für eine Umkreisung benötigt Sie eine Zeit T = 85 min. Die Raumstation soll eine Masse m = 100 t haben. Berechnen Sie die Winkelgeschwindigkeit in 1/s in wissenschaftlicher Notation mit drei Nachkommastellen Berechnen Sie die Zentrifugalkraft, die auf die Station wirkt. Geben Sie sie sowohl in N als auch in kN an. 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.11 Raumstation: Lösung a und b 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.12 Zentrifuge: Aufgabe (**) Eine Zentrifuge soll eine Masse m = 2 g eine Zeit t = 2 min lang zentrifugieren. Der Arm der Zentrifuge, an dessen äußeren Ende sich die Masse m befindet, soll eine Länge r = 7cm haben. Berechnen Sie die Zentrifugalkraft Fz für eine Drehzahl n = 6.000 Umdrehungen pro Minute. Geben Sie Fz in N an. Wie hoch ist die lineare Geschwindigkeit v der Masse in m/s. 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.12 Zentrifuge: Lösung a und b 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.14 Rolle: Aufgabe (**) Auf der einen Seite einer Rolle, deren Masse vernachlässigt werden darf, hängt ein Körper mit der Masse m1 = 303 g, der mit einer Schnur ein Körper mit der Masse m2 = 300 g auf der anderen Seite verbunden ist. Berechnen Sie die Beschleunigung in cm/s². m2 m1 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.14 Rolle: Lösung (I) Berechnung der beschleunigten Kraft: 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.14 Rolle: Lösung (II) Die Beschleunigung wird berechnet nach folgender Gleichung: Die Beschleunigung beträgt a = 4,9 cm/ s² 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.15 Radfahrer: Aufgabe (**) Ein Radfahrer beobachtet, dass das Vorderrad mit dem Durchmesser d = 60 cm in der Zeit t = 1 s eine Umdrehungszahl n = 2 ausführt. Wie groß ist seine Geschwindigkeit in km/h? 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |

8.15 Radfahrer: Lösung Berechnung der Frequenz: Berechnung der Winkelgeschwindigkeit: Berechnung der Geschwindigkeit: Die Geschwindigkeit des Radfahrers beträgt v = 13,571 km/h. 03.2018 | Tutorium Physik 2 | Rotation | Großmann |