Einheiten: (3P)
Der italienische Physiker Enrico Fermi (1901-1954) soll einmal gesagt haben, dass jede seiner Vorlesungen genau ein Mikrojahrhundert dauert. Wieviele Minuten dauert eine seiner Vorlesungen (Ergebnis mit einer Nachkommastelle)?
Kinematik: (7P)
Die Position eines Teilchens ist durch
gegeben, wobei die Zeit t in Sekunden und x in Metern gemessen wird.
a) Liegt hier eine unbeschleunigte oder eine beschleunigte Bewegung vor?
b) Wie groß ist die Geschwindigkeit des Teilchens zur Zeit t = 2s?
c) Zu welchem Zeitpunkt wird die Geschwindigkeit des Teilchens null?
d) Skizzieren Sie den Verlauf der Bewegung jeweils in einem Beschleunigungs-Zeit- und in einem Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm.
a) beschleunigte Bewegung
b)
c)
d) (?)
Bergabstrecke: (6P)
Auf einer steilen Bergabstrecke einer Autobahn versagen an einem LKW der Gesamtmasse m = 5000kg alle Bremsen. Seine einzige Chance ist die Benutzung einer Notrampe mit einer neigung von 15° am Ende des Gefälles, um die kinetische Energie in potentielle Energie umzuwandeln. Beim Erreichen der Rampe hat der LKW eine Geschwindigkeit von 130km/h. Welche Länge L muss die Rampe mindestens haben, um den LKW zum Stillstand zu bringen? Vernachlässigen Sie die Reibung.
geg.: m = 5000kg, v = 130km/h = 36,1m/s
ges.: L
E(kin) = E(pot) —> 1/2 * m * v^2 = m * g * h
h = L * sin(15°)
Feder und Block: (6P)
Ein Block mit einer Masse von 12kg wird auf eine reibungsfreie schiefe Ebene mit Neigungswinkel von 30° aus der Ruhe losgelassen. Unterhalb des Blocks befindet sich eine Feder, die durch eine Kraft von 120N um 1,0cm zusammengedrückt werden kann. Der Block kommt vorrübergehend zum Halten, als er die Feder um 5,0cm gestaucht hat.
a) Welche Federkonstante hat die Feder?
b) Wie weit bewegt sich der Block von seiner Ausgangsposition aus bis zu diesem Haltepunkt entlang der schiefen Ebene nach unten?
a) F = -k * x —> k = -F/x
Kugelstoß: (6P)
Eine Stahlkugel mit einer Masse von 0,500kg hängt an einem 80,0cm langen, masselosen Faden. Sie wird ausgelenkt, bis der Faden waagerecht verläuft, und dann losgelassen. Beim Zurückschwingen trifft die Kugel am tiefsten Punkt ihrer Bahn vollständig elastisch auf einen 3,50kg schweren Ziegelblock, der auf einer reibungsfreien Fläche ruht.
a) Berechnen Sie die Geschwindigkeit der Kugel unmittelbar vor dem Stoß.
b) Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Blocks unmittelbar nach dem Stoß.
a)
Stereoanlage: (5P)
Sie wollen an ihrer Stereoanlage Lautsprecher anschließen und möchten Kupferkabel mit kreisförmigem Querschnitt verwenden. Kupfer hat einen spezifischen elektrischen Widerstand von 1,78 x 10^-8 Ohm-Meter, jedes Kabel ist 20m lang.
a) Welchen Durchmesser muss der verwendete Kupferdraht haben, damit der Widerstand für jedes Kabel genau R = 0,1 Ohm beträgt?
b) Wie groß ist der Spannungsabfall in einem der Kabel, wenn ein Gleichstrom mit der Stromstärke i = 4A durch jedes Kabel fließt?
Lichtwellenleiter: (2P)
Mittels Totalreflexion werden in optischen Fasern Lichtwellen transportiert. Eine schematische Skizze einer einfachen optischen Faser zeigt die folgende Abbildung. Welche Bedingung muss für den Winkel y erfüllt sein (hinsichtlich der beiden Berechnungsindizies n1 und n2), damit Totalreflexion auftreten kann?
Zuletzt geändertvor 2 Monaten