Zwei Schwungräder

Zwei Schwungräder sind auf einer gemeinsamen Achse reibungsfrei gelagert. Von links her wirkt auf das erste Rad während fünf Sekunden ein konstantes Drehmoment von 120 Nm ein. Der erste Rotor hat ein Massenträgheitsmoment von 60 kgm² und der zweite 90 kgm². Zwischen den beiden Schwungrädern ist eine Rutschkupplung eingefügt, welche maximal 50 Nm zu “übertragen” vermag.

1. Wie gross sind die Winkelgeschwindigkeiten der beide Rotoren nach fünf Sekunden?
2. Nach fünf Sekunden wirkt kein Drehmoment mehr ein. Wie schnell drehen sich die Räder schlussendlich?
3. Wie lange dauert es, bis sie mit gleicher Drehzahl rotieren?
4. Wie viel Energie wird insgesamt in der Rutschkupplung dissipiert?

Hinweis: Drehimpulsbilanz, Flüssigkeitsbild

Quelle: TWI, Maschinenbau 1990, modifiziert

Lösung