(a) Wie groß ist der Drehimpuls einer Eiskunstläuferin, die sich mit 3,5 Umdrehungen/s dreht und die Arme nah am Körper hat, wenn sie ein gleichförmiger Zylinder mit einer Höhe von 1,5 m, einem Radius von 15 cm und einer Masse von 55 kg ist?

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  • (a) Der Drehimpuls ist das Produkt aus Trägheitsmoment und Winkelgeschwindigkeit. Das Trägheitsmoment eines gleichförmigen Zylinders ist gegeben durch
      I = (m/12)(3r^2 + h^2) = (55 kg/12)(3(.15 m)^2 + (1.5 m)^2 ) = 10,6219 kg m^2
    Der Drehimpuls ist also
      Iω = (10,6219 kg m^2)(3,5*2π)/s = 233,587 kg•m^2/s
    (b) Um sie in 5 Sekunden zu stoppen, das benötigte Drehmoment ist
      T = Iω/t = (233,587 kg m^2/s)/(5 s) = 46,7174 N•m
    Ein Newton (N) hat die Einheiten kg•m/s^2, also hat ein Newtonmeter die Einheiten kg•m^2/s^2.

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