Das Schwungrad hat die Form einer Scheibe mit einem Durchmesser von 40 cm und einer Masse von 100

Schwungrad

Das Schwungrad ist ein digitales Produkt, bei dem es sich um ein virtuelles Schwungrad in Scheibenform mit einem Durchmesser von 40 cm und einer Masse von 100 kg handelt. Es wurde für diejenigen erstellt, die sich für Physik und Mechanik interessieren.

Das Schwungrad hat eine Rotationsgeschwindigkeit von 10 U/s und kann über einen Bremsbelag gestoppt werden, wodurch eine Reibungskraft von 60 N entsteht.

Das Kit enthält:

• 3D-Schwungradmodell;
• Animation der Schwungraddrehung;
• Berechnungen des Reibungsmoments, des Trägheitsmoments und der Winkelbeschleunigung beim Bremsen;
• Schwungrad-Stoppzeit;
• Interaktive Aufgaben und Übungen.

Das Schwungrad ist eine ausgezeichnete Wahl für diejenigen, die ihre Kenntnisse in Physik und Mechanik verbessern möchten. Bestellen Sie es jetzt und erhalten Sie Zugang zu spannenden Inhalten!

Die Beschreibung des Produkts „Schwungrad“ lautet wie folgt:

„Flywheel“ ist ein digitales Produkt, bei dem es sich um ein virtuelles Schwungrad in Scheibenform mit einem Durchmesser von 40 cm und einer Masse von 100 kg handelt. Es ist für das Studium der Physik und Mechanik konzipiert. Das Kit enthält ein 3D-Modell des Schwungrads, eine Rotationsanimation, Berechnungen des Reibungsmoments, des Trägheitsmoments und der Winkelbeschleunigung beim Bremsen sowie interaktive Aufgaben und Übungen.

Während des Betriebs dreht sich das „Schwungrad“ mit einer Frequenz von 10 U/s und wird durch einen Bremsbelag gestoppt, der gegen den Rand des Schwungrads gedrückt wird und eine Reibungskraft von 60 N erzeugt. Für dieses Schwungrad müssen Sie etwas finden :

1. Moment der Reibungskraft;
2. Schwungradträgheitsmoment;
3. Winkelbeschleunigung beim Bremsen (in Absolutwerten);
4. Schwungrad-Stoppzeit.

Zur Lösung des Problems sind entsprechende Formeln und Gesetze der Physik und Mechanik erforderlich. Wenn Sie Fragen haben, bin ich bereit, Ihnen bei der Lösung zu helfen.

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Ein Schwungrad ist ein scheibenförmiger Festkörper mit einem Durchmesser von 40 cm und einer Masse von 100 kg. Es kann sich mit einer Frequenz von 10 Umdrehungen pro Sekunde um seine Achse drehen. Beim Anhalten des Schwungrads mit Hilfe eines Bremsbelags, der gegen dessen Felge gedrückt wird, entsteht eine Reibungskraft von 60 N.

Um Problem 10427 zu lösen, müssen Sie die folgenden Formeln und Gesetze verwenden:

1. Das Reibungskraftmoment ist gleich dem Produkt aus Reibungskraft und Schwungradradius: Mtr = Ftr * R.
2. Das Trägheitsmoment des Schwungrads wird nach der Formel I = (m * R^2) / 2 berechnet, wobei m die Masse des Schwungrads und R der Radius des Schwungrads ist.
3. Der Energieerhaltungssatz für Rotationsbewegungen besagt, dass die Summe aus kinetischer und potentieller Energie beim Drehen, Bremsen und Stoppen des Schwungrads konstant bleibt. Das Reibungsmoment führt zu einer allmählichen Verlangsamung der Rotation und einer Abnahme der kinetischen Energie des Schwungrads.
4. Die Winkelbeschleunigung beim Bremsen kann nach folgender Formel berechnet werden: α = Mtr / I.
5. Das Gesetz der Änderung der kinetischen Energie bei Rotationsbewegungen besagt, dass die Änderung der kinetischen Energie gleich der vom Drehmoment geleisteten Arbeit ist, d. h. ΔК = Wм = Mtr * Δθ, wobei Δθ der Drehwinkel des Schwungrads ist.

Antwort:

1. Reibungsmoment: Mtr = Ftr * R = 60 N * 0,2 m = 12 N*m.

2. Schwungradträgheitsmoment: I = (m * R^2) / 2 = (100 kg * 0,2 m^2) / 2 = 10 kg * m^2.

3. Winkelbeschleunigung beim Bremsen: α = Mtr / I = 12 Nm / 10 kgm^2 = 1,2 rad/s^2 (im absoluten Wert).

4. Die Nachlaufzeit des Schwungrads kann mithilfe des Gesetzes der Änderung der kinetischen Energie berechnet werden: ΔК = Wм = Mtr * Δθ, wobei Δθ der Drehwinkel des Schwungrads ist. Aus dem Energieerhaltungssatz folgt, dass die anfängliche kinetische Energie des Schwungrads gleich seiner potenziellen Endenergie ist. Anfängliche kinetische Energie des Schwungrads: K1 = (I * ω^2) / 2 = (10 kgm^2 * (10 U/s * 2π rad/U)^2) / 2 = 6283,19 J. Endgültige potentielle Energie des Schwungrads: P2 = m * g * h, wobei h die Höhe ist, auf die das Schwungrad im Stillstand ansteigt. h = P2 / (m * g) = K1 / (m * g) = 6,283 m. Δθ = h / R = 6,283 m / 0,2 m = 31,42 rad. Dann ist ΔК = Mtr * Δθ = 12 Nm * 31,42 rad = 377,04 J. Die Änderung der kinetischen Energie des Schwungrads ist gleich ΔK = K1 – K2, wobei K2 die endgültige kinetische Energie ist, die Null ist, wenn das Schwungrad stoppt. Dann ist K1 = ΔK = 377,04 J. Mit der Formel für die kinetische Energie K = (I * ω^2) / 2 können wir die Winkelgeschwindigkeit des Schwungrads beim Anhalten ausdrücken: ω = sqrt(2 * K / I) = sqrt(2 * 377,04 J / 10 kg*m^2) = 7,74 rad/s. Drehwinkel des Schwungrades beim Stillstand: Δθ = ω * t. Von hier aus können wir die Stoppzeit des Schwungrads ausdrücken: t = Δθ / ω = 31,42 rad / 7,74 rad/s = 4,05 s.

Antwort:

1. Reibungsmoment: Mtr = 12 N*m.
2. Schwungradträgheitsmoment: I = 10 kg*m^2.
3. Winkelbeschleunigung beim Bremsen: α = 1,2 rad/s^2 (in absoluten Werten).
4. Das Schwungrad stoppt in 4,05 s.

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7. Eine ausgezeichnete Wahl für alle, die fit bleiben und auf ihre Gesundheit achten möchten – das Schwungrad ist dafür ideal.