Um den Durchmesser des Vorderrades zu ermitteln, müssen wir zuerst die gegebene Geschwindigkeit von Kilometer pro Stunde (km/h) in Meter pro Sekunde (m/s) umrechnen, da die Winkelgeschwindigkeit in Radiant pro Sekunde (rad/s) gegeben ist. Anschließend können wir die lineare Geschwindigkeit des Rades mit seiner Winkelgeschwindigkeit in Beziehung setzen, um den Radius und somit den Durchmesser des Rades zu berechnen.
Um den Durchmesser des Vorderrades zu ermitteln, müssen wir zuerst die gegebene Geschwindigkeit von Kilometer pro Stunde (km/h) in Meter pro Sekunde (m/s) umrechnen, da die Winkelgeschwindigkeit in Radiant pro Sekunde (rad/s) gegeben ist. Anschließend können wir die lineare Geschwindigkeit des Rades mit seiner Winkelgeschwindigkeit in Beziehung setzen, um den Radius und somit den Durchmesser des Rades zu berechnen.
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Umrechnung der Geschwindigkeit: Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beträgt 54 km/h. Wir rechnen dies in m/s um, wobei der Umrechnungsfaktor 1 km/h = 1/3.6 m/s ist:
$54 \text{km/h} = 54 \times \frac{1}{3.6} \text{m/s} = 15 \text{m/s}$
Berechnung des Raddurchmessers: Die lineare Geschwindigkeit ($v$) des Rades ergibt sich aus der Formel $v = \omega \times r$, wobei $\omega$ die Winkelgeschwindigkeit (in rad/s) und $r$ der Radius des Rades (in Metern) ist. Da $\omega = 50 \text{rad/s}$ und $v = 15 \text{m/s}$, lösen wir die Gleichung nach $r$ auf:
$15 = 50 \times r \Rightarrow r = \frac{15}{50} = 0.3 \text{m}$
Der Durchmesser ($D$) des Rades ist das Doppelte des Radius, also:
$D = 2 \times r = 2 \times 0.3 \text{m} = 0.6 \text{m} = 60 \text{cm}$
Für solche Aufgaben ist es wichtig, die Formeln zur Verbindung von Winkel- und linearer Geschwindigkeit zu verstehen.