Fadenspule

Auf die nebenstehend skizzierte, ruhende Fadenspule (Masse 4 kg, Massenträgheitsmoment 0.1 kgm², Abrollradius 30 cm, Wikkelradius 20 cm) wirkt eine Kraft ein, die in vier Sekunden linear von Null auf 20 N anwächst. Die maximal mögliche Haftreibungskraft zwischen Spule und Unterlage beträgt 10 N. Sobald die Spule rutscht, nimmt die Gleitreibung auch den Wert von 10 N an.

1. Schneiden Sie die Fadenspule frei, d.h zeichnen Sie alle Kräfte ein, die auf die Spule wirken.
2. Formulieren Sie die drei Bilanzgleichungen, die Grundgesetze der Mechanik.
3. Welche zusätzliche Bedingung gilt in der Rollphase, welche in der Rutschphase?
4. Wann beginnt die Spule zu gleiten?
5. Wie schnell bewegt sich die Körperachse nach diesen vier Sekunden?

Quelle: Technikum Winterthur, Reformstudium Elektrotechnik 1996

Lösung