Archiv für das Tag 'Physik'

Physikübung 18: Satz von Steiner

Rotationshantel

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

Software für das Physikstudium

Physikgleichungen

Welche Software wird während eines Physikstudiums gebraucht? Prinzipiell gibt es keine festen Software-Standards. Je nach Fachgebiet, Universität und Institut werden unterschiedliche Schwerpunkte gelegt und dementsprechend variiert auch die verwendete Software. Ich möchte hier eine kleine Übersicht über von mir eingesetzte Software darstellen. Betriebssystem Es ist einfach: nutzt was ihr wollt. Einige mögen Windows, die andere Linux und die dritten laufen mit Macs rum. Man wird/wirkt… Weiterlesen

Physikübung 17: Magnetfeld eines unendlichen Leiters

Integration über einen unendlich langen Leiter

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

Physikübung 16: Magnetfeld eines unendlichen Leiters

Integrationsschleife

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

Physikübung 15: Unendliche Kette von Kondensatoren

Aufteilung der unendliche Kondensatorkette.

Aufgabe: Es ist eine unendlich lange Kette von gleich großen Kondensatoren, die abwechselnd parallel und in Reihe geschaltet werden, gegeben (siehe Abbildung). Bestimmen Sie die Gesamtkapazität dieser Schaltung. Lösung: Man erkennt, dass die ganze Kette nur eine Wiederholung von einer Schaltung aus zwei Kondensatoren ist (links von der Trennlinie in der Abbildung). Man teilt die Kette in die erste Zelle und den Rest, der hier… Weiterlesen

Physikübung 14: Gewichtsreduktion im Aufzug

Physik

Aufgabe: Frau Müller steht in einem Aufzug auf einer Waage, die 60 kg anzeigt. Welches Gewicht zeigt die Waage an, wenn der Aufzug sich mit einer Beschleunigung von 0,2·g abwärts bewegt? Lösung: Eine Waage misst nie die Masse eines Objekts, sondern die Kraft die auf die Messfläche ausgeübt wird. Die Beziehung zwischen der Masse und der Gewichtskraft FG ist wie folgt. FG =gnorm ·mAnzeige In einer Waage… Weiterlesen

Physikübung 13: Nachweis des Protonenzerfalls

Physik

Aufgabe: Am Kamiokande-Experiment wurde versucht den hypothetischen Protonen-Zerfall nachzuweisen. Als Protonen-Quelle dienten 3000 Tonnen Wasser. Wie viele Zerfälle erwartet man zu detektieren, wenn man die Lebensdauer des Protons mit 1032 Jahren annimmt? Lösung Um die Anzahl der Protonen in 3000 Tonnen Wasser zu bestimmen, berechnen wir zuerst die Masse eines Wassermoleküls. Die molare Masse M des Wassers ist 18,0153 g/mol, d.h. ein Mol von H2O… Weiterlesen

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