Aufgabe: Drei Massen (m1 > m3) sind wie in der Abbildung gezeigt mit einer Schnur verbunden. a) Wie groß ist die Beschleunigung der ersten Masse, wenn man annimmt, dass die die Schnur masselos ist und es keinerlei Reibungseffekte gibt? b) Wie groß ist die Beschleunigung, wenn man einen Gleitreibungskoeffienten µ zwischen den Massen un der Rampenoberfläche annimmt? Lösung: a) Die Beschleunigung ist nach Newton definiert… Weiterlesen
Aufgabe: Ein Elektronenstrahl (I= 1 µA) wird auf ein Ca-40 Target mit einer Massenbelegung ρx = 20 mg/cm² geschossen. Angenommen der Wirkungsquerschnitt der Reaktion (e,e’) beträgt 1 mb, wie groß ist dann die Reaktionsrate? Lösung: Der Wirkungsquerschnitt σ ist wie folgt definiert. σ=Reaktionen/ZeitStrahlteilchen/Zeit·Streuzentren/Streufläche σ=N˙j·n/A Umstellen nach der Reaktionsrate. N˙=σ·j·nA Als erstes wird die Anzahl der Elektronen pro Sekunde j=Ne/t gesucht. Die Stromstärke ist definiert als… Weiterlesen
Aufgabe: Bob wirft ein Stein in einen Brunnen und hört nach 4 Sekunden den Aufprall. Wie tief ist der Brunnen? Hinweis: Schallgeschwindigkeit beträgt 340 m/s. Der Luftwiderstand soll vernachlässigt werden. Lösung: Der Stein fällt gleichmäßig beschleunigt nach unten bis er auf den Boden des Brunnens auftritt. Durch den Aufprall entstehende Druckwelle bewegt sich nach oben wird schließlich vom Bob gehört. Es müssen also zwei Zeiten… Weiterlesen
Aufgabe: Eine Ionenquelle sendet Wasserstoffkerne (Protonen) aus, die durch ein elektrisches Feld auf eine Geschwindigkeit v=4·105 m/s gebracht werden. Danach dringen die Protonen in ein homogenes Magnetfeld ein, wo sie auf einer Kreisbahn mit dem Radius r=10 cm fliegen, bis sie das Magnetfeld wieder verlassen. Bestimmen Sie den Betrag des Magnetfelds. Lösung: Im Magnetfeld wirkt auf ein bewegtes geladenes Teilchen die Lorentzkraft FL. F⇀L=qv⇀×B⇀ Im… Weiterlesen
Aufgabe: Zwei massive Kugeln mit den Massen 4 kg und 1 kg und den Radien 30 cm und 10 cm sind mit einer Stange (deren Masse vernachlässigbar ist) miteinander verbunden (siehe Abbildung). Der Abstand zwischen den Kugelmittelpunkten beträgt 70 cm. Die Hantel wird waagerecht ausbalanciert und in Rotation versetzt. Berechnen Sie das Trägheitsmoment der Hantel. Lösung: Nach Satz von Steiner berechnet sich das Trägheitsmoment J… Weiterlesen
Aufgabe: Berechnen Sie das magnetische Feld in Entfernung s von einem sehr langen geraden Draht, durch den ein konstanter Strom I fließt. Nehmen Sie als Idealisierung an, dass der Draht unendlich lang ist. Lösung: Ein möglicher Lösungsweg für diese Aufgabe wurde bereits in der Physikübung 16 vorgestellt. Jetzt versuchen wir die Aufgabe mit Hilfe des Biot-Savart-Gesetzes zu lösen. Das Biot-Savart-Gesetz lautet wie folgt. B(r)→=μ04π∫I→×r→-r‘→r→-r‘→3dl Dabei… Weiterlesen
Aufgabe: Berechnen Sie das magnetische Feld in Entfernung r von einem sehr langen geraden Draht, durch den ein konstanter Strom I fließt. Nehmen Sie als Idealisierung an, dass der Draht unendlich lang ist. Lösung: Das Problem lässt sich sehr elegant mit dem Ampereschen Gesetz lösen. Es besagt, dass die geschlossene Wegintegration über das Magnetfeld dem stationären elektrischen Strom, der durch die Fläche der Integrationsschleife fließt,… Weiterlesen
