Physik Forum

[DK2ZA]

A18)


Ekin = 1 eV

Ekin = 1 V * 1,6022*10^(-19) As

Ekin = 1,6022*10^(-19) J


Ekin = 1/2 * me * v²

Ekin = 1/2 * 9,1094*10^(-31) kg * v²


Also

1/2 * 9,1094*10^(-31) kg * v² = 1,6022*10^(-19) J

v = 593,1 km/s


t = s/v

t = 400000 km / 593,1 km/s

t = 674,4s

t = 11 min 14,4s


GRUSS, DK2ZA

[DK2ZA]

A19)


Einfallswinkel = alpha = 45°

Brechungswinkel = beta = 45° - 15° = 30°


Brechzahl Luft = nL = 1

Brechzahl Glas = nG


Brechungsgesetz:


sin(alpha) / sin(beta) = nG / nL

sin(45°) / sin(30°) = nG / 1

nG = sqrt(2) = 1,4142


Nun mit Wasser:

Brechzahl Wasser = nW = 1,33

sin(45°) / sin(beta2) = nG / nW

sin(beta2) = nW / nG * sin(45°)

sin(beta2) = 1,33 / 1,4142 * 0,7071

sin(beta) = 0,665

beta2 = 41,6823°


Der Ablenkwinkel ist also

45° - beta2 = 3,32°


GRUSS, DK2ZA

[mop]

Entschuldige bitte, dass ich so viele Fragen stelle, aber du bist mir einfach eine so großartige Hilfe, und ich habe das gefühl die wahrscheinlichkeit zu bestehen wird immer größer, also nochmal vielen vielen dank!
doch hier geht es mit den fragen gleich weiter:

A20)
238U (Uran 238) hat eine Halbwertszeit von 4,46·109 Jahren.
Wie viele Urankerne zerfallen in 1 g Uran in einer Sekunde?
Aufgabe 11
A etwa 200
B etwa 107
C etwa 3000
D etwa 12·103
E etwa 1012

[mops]

A21)
Wie lange muss ein Gleichstrom von 10 A fließen, bis Elektronen mit einer Gesamtmasse
von 1 g durch den Querschnitt des Drahtes hindurch getreten sind?
Aufgabe 12
A etwa 500 Jahre
B Das hängt von der Länge des Drahtes ab.
C 10 Minuten
D etwas mehr als ein halbes Jahr
E 70 Tage

[mops]

A22)
Bei der Elektrolyse einer wässrigen Glaubersalzlösung (Na2SO4) entstehen an der
Kathode 600 cm³ eines Gases. Um wie viel nimmt dabei die Elektrolytflüssigkeit ab?
Aufgabe 15
A 900 cm³
B 600 cm³
C 0,45 cm³
D garnicht
E 0,025 cm³

[mops]

A23)
Sie haben als Taucher einen Goldschatz von etwa 200 kg in 20 m Wassertiefe entdeckt.
Sie wollen ihn bergen, indem Sie an der Schatztruhe Ballons anbringen, die Sie mit Luft
aus Pressluftflaschen füllen. Wie viele Flaschen mit jeweils 10 Liter Inhalt benötigen Sie
etwa, wenn diese mit einem Druck von 107 Pa gefüllt wurden?
Aufgabe 20
A Eine Flasche reicht aus.
B 20 Flaschen
C 12 Flaschen
D 2 Flaschen
E 3 Flaschen

[mops]

A24)
Ein schräg nach oben geschleuderter Stein erreicht eine maximale Höhe von 8 m bevor
er dann am Ende seiner Bahn unter einem Auftreffwinkel von 45° auf dem Boden
aufschlägt (ebenes Gelände).
Wie weit ist der Aufschlagpunkt vom höchsten Punkt der Flugbahn entfernt?
Aufgabe 22
A 16 m
B 8 m
C etwa 17,9 m
D 11,3 m
E Das hängt von der Abwurfhöhe ab!

[mops]

A25)
Wie groß ist (etwa) die Masse der Erdatmosphäre über der Bundesrepublik
Deutschland (357 031 km²)?
Aufgabe 27
A 3·1018 kg
B 3,6·1015 kg
C 4·1014 kg
D 4·1010 kg
E 1015 kg

[mops]

A26)
Sie erhöhen die schwingende Masse eines Federpendels um 8 g.
Die Frequenz der Schwingung sinkt von 1,8·10-2 Hz auf 1,4·10-2 Hz.
Wie groß war die schwingende Masse ursprünglich?
Aufgabe 28
A 12,25 g
B 4 g
C Zur Beantwortung fehlt die Angabe der Federkonstanten!
D Das hängt von der Pendellänge ab!
E 8 g

[mops]

A27)
Sie sind 1,80 m groß und betrachten sich vor einem Spiegel stehend.
Wie groß in der Höhe muss der Spiegel mindestens sein, damit Sie sowohl Ihren Kopf
als auch Ihre Füße gleichzeitig sehen (ohne Verrenkungen, Körper und Spiegel senkrecht)?
Aufgabe 30
A Das geht mit jedem Spiegel.
B mindestens 1,8 m
C etwa 90 cm
D Das hängt von der Entfernung des Spiegels ab.
E 30 cm reichen aus

[DK2ZA]

A20)


Atomare Masseneinheit u = 1,66*10^(-27)kg

Masse eines Uranatoms m = 238*u = 3,951*10^(-25)kg

Anzahl der Uranatome in 1g Uran:

N = 0,001kg / 3,951*10^(-25)kg

N = 2,531*10^21


Wenn der betrachtete Zeitraum in der Größenordnung der Halbwertszeit liegt, verwendet man das Zerfallsgesetz:

N(t) = N0 * e^(-t*ln(2)/T)

Dabei ist T die Halbwertszeit.


Hier ist aber 1 Sekunde <<<< 4,46*10^9 Jahre.

Deshalb verwendet man hier den Zusammenhang:

Aktivität = ln(2)/T * Anzahl der radioaktiven Atome

A = ln(2)/T * N


Also

A = ln(2) / (4,46*10^9 * 365,25 * 24 * 60 * 60)s * 2,531*10^21

A = 12464/s

etwa 12000 Zerfälle je Sekunde (Antwort D)


GRUSS, DK2ZA

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A21)


Ein Elektron hat die Masse

m = 9,1094*10^(-31)kg


Auf ein Gramm gehen viele Elektronen:

N = 0,001kg / 9,1094*10^(-31)kg

N = 1,098*10^27



Ein Elektron hat die Ladung

e = 1,6022*10^(-19)As


N Elektronen haben die Ladung

Q = 1,098*10^27 * 1,6022*10^(-19)As

Q = 1,76*10^8As


Ein Strom I transportiert in der Zeit t die Ladung Q:

Q = I * t


Damit ist

t = Q/I

t = 1,76*10^8As / 10A

t = 1,76*10^7s

t = 203,57 Tage


GRUSS, DK2ZA

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A23)


Gold hat die Dichte d = 19,3g/cm³ = 19,3kg/dm³ = 19300kg/m³

Masse = Dichte * Volumen

m = d * V

V = m/d

Goldvolumen:

Vg = 200kg / 19300kg/m³

Vg = 0,01036m³


Das Gold verdrängt also 0,01036m³ Wasser.

Damit es im Wasser schwebt müsste es aber 200 Liter = 0,2m³ Wasser verdrängen.

Die fehlenden 0,2m³ - 0,01036m³ = 0,1896m³ sollen die Ballons verdrängen.

Dabei ignorieren wir die Massen der Ballons und der Luft darin.


Der Wasserdruck in 20m Tiefe ist 3bar = 300000Pa.

Wir brauchen also 0,1896m³ Luft bei 300000Pa Druck.


In den Pressluftflaschen beträgt der Druck 10^7 Pa = 10000000 Pa

Es gilt

p1 * V1 = p2 * V2

300000Pa * 0,1896m³ = 10^7Pa * V2

V2 = 300000Pa * 0,1896m³ / 10^7Pa

V2 = 0,00569m³ = 5,69 Liter

Eine Flasche genügt.


GRUSS, DK2ZA

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A24)


Der Stein besitzt parallel zur Erdoberfläche die konstante Geschwindigkeit vp, denn in diese Richtung wirkt keine Kraft auf ihn.

Die Geschwindigkeit vs senkrecht zur Erdoberfläche nach unten ist zunächst Null, wächst aber wegen der Erdanziehung mit der Beschleunigung g = 9,81m/s².



Nach der Zeit t hat der Stein die Fallstrecke h zurückgelegt, für die gilt:

h = 1/2 * g * t²


Damit erhalten wir die Fallzeit:

8m = 1/2 * 9,81m/s² * t²

t = 1,2771s


Die vertikale Komponente der Aufschlaggeschwindigkeit ist

vs = g * t

vs = 9,81m/s² * 1,2771s

vs = 12,53m/s


Da der Stein unter 45° auftrifft ist dies auch der Betrag der Horizontalgeschwindigkeit vp.

Mit dieser Geschwindigkeit hat er während der Zeit t parallel zur Erdoberfläche die Strecke s zurückgelegt:

s = vp * t

s = 12,53m/s * 1,2771s

s = 16m


Die Entfernung zwischen Auftreffpunkt und höchstem Punkt der Flugbahn errechnen wir mit Hilfe des Herrn Pythagoras:

d = Wurzelaus(s² + (8m)²)

d = 17,9m


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A25)


Die Luftdichte am Boden beträgt etwa 1,2kg/m³.

Da die Luftdichte mit der Höhe abnimmt müsste man eigentlich integrieren.

Wir nehmen aber mal an, dass die Luftschicht etwa 10km dick ist bei konstanter Dichte von d = 1kg/m³.


Die Fläche ist

A = 357 031 km² = 357 031 000 000 m²


Das Luftvolumen ist

V = A * h

V = 357 031 000 000 m² * 10 000 m

V = 3 570 310 000 000 000 m³


und die Masse ist

m = d * V

m = 1kg/m³ * 3 570 310 000 000 000 m³

m = 3 570 310 000 000 000 kg

m = 3,6 * 10^15 kg


GRUSS, DK2ZA