Physik



Physikübung 24: Neutron als gebundenes System aus Proton und Elektron

Physik

Aufgabe: Ein freies Neutron zerfällt in ein Proton, ein Elektron und ein Antineutrino. Bei diesem Beta-Zerfall kann der Impuls des Elektrons maximal 0.78 MeV/c betragen. Zeigen Sie mit einer einfachen Überlegung über die Ortsunschärfe, dass das Neutron nicht als ein gebundenes System aus einem Proton und einem Elektron betrachtet werden kann, wie es in den 1930-ern Jahren getan wurde. Hinweis: Der Durchmesser des Neutrons beträgt… Weiterlesen

Vollmond, Schlaflosigkeit, Gezeiten und Gravitation

Credit: NASA/Sean Smith

Eine Meldung ging die letzten Tage durch die Medien: „Forschen haben bewiesen, dass der Mond einen Einfluss auf den Schlaf hat“. Diejenigen, die bereits davon überzeugt waren, fühlten sich sofort bestätigt. Doch beweist diese superkurze Studie wirklich etwas? Genügt sie den wissenschaftlichen Standards? Für Mondgläubige ist der Einfluss des Mondes auf das Schlafverhalten unbestritten, auch wenn viel bessere jahrelange Studien nichts gefunden haben. Einige probieren… Weiterlesen

Physikübung 23: Isotopieverschiebung zwischen Wasserstoff und Deuterium

Physik

Aufgabe: Das Deuterium ist ein Wasserstoff-Atom mit einem zusätzlichen Neutron im Kern. Ausgehend von diesem Unterschied, berechnen Sie die Differenz in der Wellenlänge der Lyman-Alpha-Serie zwischen diesen beiden Isotopen. Lösung: Die Energie eines Niveaus im Bohrschen Atommodell ist gegeben durch: En=–e48ε02h2μZ2n2 Der erste Bruch wird nur durch Naturkonstanten festgelegt. Z ist die Anzahl der positiven Ladungen, also der Protonen im Kern (hier Z=1). n ist… Weiterlesen

Saturnmond Enceladus versprüht Wasser ins Weltall

Die Cassini-Sonde liefert seit über zehn Jahren wissenschaftliche Daten und faszinierende Aufnahmen des Saturn und dessen 62(!) Monden. Einer dieser Monde ist Enceladus. Obwohl seine Oberfläche komplett mit Eis bedeckt ist, scheint er im Inneren sehr heiß zu sein. Bereits 2005 hat man auf dem Enceladus mehrere Geysire entdeckt. Sie befinden sich auf dem Südpol und sprühen in riesigen Fontänen Wassereis direkt in das Weltall…. Weiterlesen

Physikübung 22: Drei Massen auf einer Rampe

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

Durch die Erde mit Gravitationsantrieb

Man stelle sich einen langen geraden Tunnel z.B. von Paris nach Moskau vor. Würde man an einem Ende des Tunnels einen Zug (oder ein anderes Transportmittel) hinstellen, so würde er durch die Schwerkraft immer weiter in den Tunnel hinein beschleunigt. Ab der Mitte des Tunnels würde der Zug abbremsen, so dass er am anderen Ende zum Stillstand käme. Wie lange würde solch eine Reise dauern?… Weiterlesen

Maxwell-Boltzmann-Verteilung in C++

C++ bietet einige statistische Verteilung an, aber eine wichtige Verteilung der statistischen Physik – die Maxwell-Boltzmann-Verteilung wird nicht angeboten (zumindest konnte ich sie nicht finden), also habe ich mir selbst einen Generator für diese Verteilung geschrieben. Der Algorithmus ist nur wenige Zeilen lang: man würfelt ein Koordinatenpaar (Energie und Verteilungsdichte) und schaut ob der Wert der gewürfelten Verteilungsdichte kleiner als der Funktionswert der Maxwell-Boltzmann-Funktion ist…. Weiterlesen