Archiv für das Tag 'übung'



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

Physikübung 11: Federpendel, Unbekannte Masse

Physik

Aufgabe: Ein Körper unbekannter Masse schwingt an einer vertikalen Feder mit einer Frequenz von 5 Hz. Befestigt man an den Körper eine Masse M=120 g, und lässt das Ganze erneut schwingen so ergibt sich eine Frequenz von 2,5 Hz. Bestimmen Sie die unbekannte Masse m und die Federkonstante k. Lösung: Für einen Federpendel gilt allgemein: k = 4 π² f² m Dabei ist k die… Weiterlesen

Physikübung 10: Optimaler Abwurfwinkel für maximale Wurfweite

Physik

Bei einem schiefen Wurf ist die maximale Wurfeichweite von dem Abwurfwinkel, der Abwurfhöhe und der Anfangsgeschwindigkeit abhängig. Im Folgenden möchte ich zeigen wie man auf einen analytischen Ausdruck für den optimalen Winkel in Abhängigkeit von der Anfangsgeschwindigkeit und der Abwurfhöhe kommt. Aufgabe: Ein Stein wird mit einer Geschwindigkeit v0 in einer Höhe h unter einem Winkel α zur Horizontalen geworfen. Bestimmen Sie den Winkel α… Weiterlesen

Physikübung 9: Hohlkugel im Wasser

Hohlkugel im Wasser

Aufgabe: Eine Hohlkugel aus Aluminium (ρAl=2700kg/m³) mit einer Wandstärke von 1mm schwimmt im Wasser, wobei 60% ihres Volumens sich unter der Wasseroberfläche befindet. Welchen Radius hat die Aluminiumkugel? Lösung: Nach dem archimedischen Prinzip ist der Betrag der Gewichtskraft des von der Kugel verdrängten Wasservolumens gleich dem Betrag der Gewichtskraft der Kugel. Die Gewichtskraft der Kugel entspricht der Masse der Aluminiumschale multipliziert mit der Gravitationsbeschleunigung g=9,81… Weiterlesen

Physikübung 8: Freie Achse, Trägheitsmoment

Träheitsmoment von 4 Massenpunkten

Aufgabe: Vier Massenpunkte gleicher Masse m sind starr miteinander verbunden. Sie befinden sich an den Ecken eines Quadrates mit der Seitenlänge d. Die Massen der Verbindungsteile sind des Weiteren zu vernachlässigen. a) Zeigen Sie, dass jede Drehachse, welche sich in der Ebene des Quadrates befindet und durch seinen Mittelpunkt verläuft, eine freie Achse ist. b) Zeigen Sie, dass bezüglich einer solchen freien Achse das Trägheitsmoment… Weiterlesen

Physikübung 7: Ein Rettungsschwimmer und das Brechungsgesetz

Brechungsgesetz

Was hat ein Rettungsschwimmer mit dem Brechungsgesetz zu tun? So einiges, wie man es an dieser Beispielaufgabe sehen kann. Aufgabe: Ein Rettungsschwimmer bemerkt vom Strand aus im Wasser eine Person, die Hilfe benötigt. Welchen Weg muss der Rettungsschwimmer nehmen um in kürzester Zeit die hilfebedürftige Person zu erreichen? Lösung: Man könnte vermuten, dass der direkte Weg auch der kürzeste Weg ist. Dies ist aber nicht… Weiterlesen

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