Uebungsblätter C. Jünemann WS0708

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Übungsblatt 12 - WH Physik (EI) Aufgabe 1 In einer senkrecht stehenden Röhre befindet sich eine Feder der Länge l0 = 0,8 m. Die Federkonstante ist D = 50 N/m. Eine Kugel der Masse m = 0,5 kg fällt senkrecht nach unten. Die Kugel fällt auf die Feder und drückt sie auf eine kürzeste Länge von l1 = 0,4 m zusammen. Die Röhre dient nur zur Führung. Kugel und Feder bewegen sich reibungsfrei. Die Kugel kann als Massenpunkt betrachtet werden. Die Feder sei masselos. a) Wie groß ist bei der kürzesten Länge die in der Feder gespeicherte Energie W ? b) Welche Geschwindigkeit v0 hatte die Kugel in der Höhe h0 = 1 m ? c) Welche Höhe hmax kann die Kugel erreichen, wenn sie von der Feder zurückgeschleudert wird ? d) In welcher Höhe h1 erreicht die Kugel dabei die größte Geschwindigkeit? Wie groß ist diese Geschwindigkeit vmax ? e) Wie groß ist die Beschleunigung der Kugel am tiefsten Punkt, d.h. bei der kürzesten Länge der Feder ? Aufgabe 2 Die Masse m = 0,5 kg wird nun an der Feder der Länge l 0 = 0,8 m (Federkonstante D = 50 N/m) befestigt und bis zur Höhe h0 = 1 m gespannt. Wird sie losgelassen, führt sie eine harmonische Schwingung aus. a) Mit welcher Frequenz f0 schwingt die Masse ? b) Wie groß ist die Amplitude der Schwingung ? Aufgabe 3 Eine bestimmt Glassorte hat eine Brechzahl von n=1,50. Berechnen Sie den kritischen Winkel der Totalreflexion von Licht, das dieses Glas verlässt und in Luft mit n=1,00 austritt. Klaus <strong>Jünemann</strong>, Fachhochschule München, FK06, WS 07/08
Übungsblatt 12 - WH Physik (EI) Aufgabe 4 In einem Zylinder mit beweglichem Kolben werden 10 Liter Stickstoffgas N2 von Atmosphärendruck p1 = 1000 hPa auf p2 = 4000 hPa isotherm komprimiert. Die Temperatur beträgt dabei T1 = 300 K. (Gaskonstante R = 8,32 Jmol-1 K-1 ; spez. Gaskonstante RS = 297 Jkg -1K -1 ; k = 1,3810-23 J/K) a) Wie viele N2 -Moleküle befinden sich in dem Zylinder ? b) Berechnen Sie das Volumen V2 des komprimierten Gases ! c) Anschließend wird das Gas isobar auf das Ausgangsvolumen V1 expandiert. Auf welche Temperatur T3 muss dabei das Gas aufgeheizt werden ? Skizzieren Sie die Zustandsänderungen im nebenstehenden p-V-Diagramm. d) Berechnen Sie die Zunahme der mittleren kinetischen Energie pro N2 –Molekül bei der isobaren Expansion von V2 auf V1 . Aufgabe 5 Eine Photokathode aus Kalium wird mit Laserlicht der Wellenlänge ë = 514,5 nm bestrahlt. Die Grenzwellenlänge für den Photoeffekt bei Kaliunm ist ëg = 551 nm. a) Berechnen Sie die Austrittsarbeit Wa von Kalium ! b) Welche Geschwindigkeit v haben die ausgelösten Photoelektronen ? c) Welche Gegenspannung Ug muss mindestens angelegt werden, damit die Elektronen auf der Kathode gehalten werden ? d) In welchem Fall werden mehr Elektronen aus der Kathode ausgelöst: wenn mit einem Ar-Laser (Leistung P = 10 mW; ë = 514,5 nm) oder wenn mit einem Nd:YAG- Laser (Leistung P = 1000 mW; ë = 1064 nm) bestrahlt wird ? (Begründung!) Klaus <strong>Jünemann</strong>, Fachhochschule München, FK06, WS 07/08
Seite 1 und 2: Übungsblatt 1 Physik (EI) Aufgabe
Seite 11: Übungsblatt 11 Physik (EI) Aufgabe

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