Physik



Physikübung 21: Wie hoch ist die Reaktionsrate?

Physik

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

Senkrechter Schuss: Fliegt das Geschoss schneller hoch, als es runterfällt?

Angeregt durch ein interessantes Video (siehe unten)1, in dem die Frage beantwortet wird ob das Schießen in die Luft durch herabfallende Geschosse tödlich sein kann, habe ich mir ein paar Gedanken über die mathematische Beschreibung der Flugbahn des Projektils gemacht. Konkret wollte ich wissen ob die Zeit, die das Projektil bis zum höchsten Punkt der Flugbahn braucht größer ist, als die vom höchsten Punkt bis… Weiterlesen

A Slower Speed of Light – ein Physik-Spiel zur speziellen Relativitätstheorie

Wie würden wir unsere Umgebung wahrnehmen, wenn wir uns mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen würden? Um diese Frage anschaulich zu beantworten haben, haben die Mitarbeiter vom MIT Game Lab ein Physik-Spiel „A Slower Speed of Light“ entwickelt. In diesem Spiel möchte ein Geist das Licht erreichen und um dies zu tun, sammelt er magische Bälle, die die Lichtgeschwindigkeit verringern. Je mehr Bälle er einsammelt, desto niedriger… Weiterlesen

Eigenwerte und Eigenvektoren berechnen

Ob in der Physik für Differentialgleichungen, in Mathematik für Basistransformationen oder Informatik für Bildbearbeitung, früher oder später kommt jeder MINT-Student mit dem Thema Eigenwert-Rechnung in Berührung. Das ist auch kein Wunder, denn dies ist ein fundamentales Konzept der Linearen Algebra. Im folgenden möchte ich zeigen wie man Eigenwerte und Eigenvektoren berechnet. Zuerst schauen wir uns an, was eine Eigenwertgleichung ist und wie ihre Komponenten bezeichnet… Weiterlesen

Physikübung 20: Wie tief ist der Brunnen?

Physik

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

Voyager 1 verlässt das Sonnensystem

Voyager 1 ist nach über 35 Jahre langen Reise dabei das Sonnensystem zu verlassen. Ursprünglich geplant zur Untersuchung von äußeren Planeten und ihren Monden wurde die Sonde nach erfolgreichem Abschluss geplanter Mission weiter betrieben und liefert bis heute wertvolle wissenschaftliche Daten. Jetzt ist es aber nicht die Masse von Jupiter oder die Ringstruktur von Saturn, sondern unter anderen der Sonnenwind und die magnetischen Felder der… Weiterlesen

Physikübung 19: Protonen im Magnetfeld

Physik

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