Klausur zu Physik1 für B_TInf(v400)

Transkript

1 M. Anders Wedel, den Klausur zu Physik1 ür B_TIn(v400) Klausurdatum: , 12:15, Bearbeitungszeit: 90 Minuten Achtung! Es ird nur geertet, as Sie au diesen Blättern oder angeheteten Leerseiten notieren, sie düren aber zusätzliches Schmierpapier verenden. Erlaubte Hilsmittel: Taschenrechner, Zeichengeräte, zugelassene Formelsammlung in unveränderter Form. Teilnehmer: 5 Augabe 1: Während eines Auenthaltes in den USA stehe Ihnen ein Mietagen zur Verügung. a) Der Verleih gibt den Benzinverbrauch mit 25 miles/gallon an. Wie hoch ist also der Verbrauch in l/100km? Hineis: 1 mile = 1,609 km, 1 gallon = 3,785 l.(2 Punkte) b) Die Speicherdichte ür eine neues optisches Speichermedium ird mit 50 Gbyte/eet 2 angegeben. Berechnen Sie den Flächenbedar ür ein bit in den SI-Einheiten nm 2 pro bit. Glücklichereise hatten die amerikanischen Ingenieure ein Einsehen und haben eder Clarke's oot oder Benoit's oot oder Indische oot oder Sear's oot oder den amerikanische "surveyor's" oot noch den ranzösischen oot sondern den sogenannten "internationalen oot" genommen, der in Wikipedia ( als 1 oot=0,3048 m ausgeiesen ist (2 Punkte)

2 (ortsetzg. Aug.1)

3 Augabe 2: Zei Gegenstände beginnen au dem Mond einen reien Fall aus der Ruhe, aus der selben Höhe im zeitlichen Abstand von einer Sekunde. (g mond = 1,62 m/s 2 ) Wie lange nachdem der erste Gegenstand den Fall begonnen hat haben beide Gegenstände einen Abstand von 333 m? (4P)

4 Augabe 3:(5P) Im Folgenden erden einige Aussagen zu physikalischen Sachverhalten gemacht, die zum Teil unsinnig, komplett oder teileise alsch oder richtig sind. Geben Sie au dem Augabenblatt an, ob die olgenden Behauptungen komplett richtig oder zumindest teileise alsch sind: Beantorten Sie durch Ankreuzen, ie im olgenden Beispiel dargestellt 0.) Körper allen an der Erdoberläche nach unten, eil es in der Hölle heiß ist. X 1.) Ein Körper kann sich dauerhat mit konstanter Geschindigkeit beegen, enn eine abbremsende Reibungskrat durch eine konstante positive Beschleunigung kompensiert ird. 2.) Die gleichörmige Kreisbeegung ist eine natürliche Beegung, die keine Kratirkung erordert. Zentripetalkrat, Zentriugalkrat und Corioliskrat sind Scheinkräte, die lediglich dazu benötigt erden, die Netonschen Gleichungen dennoch verenden zu können. 3.) Die gleichörmige Kreisbeegung ist eine beschleunigte Beegung. Die Beschleunigung ird durch die in Richtung des Kreismittelpunktes irkende Zentripetalkrat beirkt. 4.) Die gleichörmige Kreisbeegung ist eine beschleunigte Beegung. Die Beschleunigung ird durch die radial nach außen irkende Zentriugalkrat beirkt. 5.) Ein mit konstanter Leistung anahrender Zug erährt auch eine konstante Beschleunigung. 6.) Es gibt vier undamentale Wechselirkungen. Diese sind die Gravitation, die starke Wechselirkung, die elektromagnetische Wechselirkung und die schache Wechselirkung. 7.) In modernen Radios und Handys beindet sich zur Einstellung der Übertragungsrequenz eine Kapazitätsdiode. Die über die Spannung in Sperrichtung einstellbare Kapazität des Bauteils dient zur Einstellung der Resonanzrequenz eines Schingkreises au die Senderrequenz. 8) Eine evtl. vorhandene elektrische Ladung liegt ausschließlich an den Innenlächen eines Metallkörpers (z.b. eines Aluminiumbechers). Deshalb ird ein zeiter geladener Körper bei Kontakt an der Außenläche eines isoliert augestellten Aluminiumbechers vollständig entladen, ährend er bei Kontakt an der Innenläche nur einen Teil seiner Ladung an den Becher abgibt. Alles richtig - 5P, 1 Fehler -4P, 2 Fehler -3P, 3 Fehler -2P, 4 Fehler -1P

5 Augabe 4: Messing ist eine Legierung aus Kuper und Zink. Betrachten Sie einen Messingstab von 1 m Länge und 1 cm 2 Querschnittsläche, der die Zusammensetzung 80% Kuper und 20% Zink habe. Vergleichen Sie diesen Stab mit einem aus den reinen Elementen hintereinander liegend zusammengesetzten Stab (80 cm Cu + 20 cm Zn). 100 cm Messing (80:20) 80 cm Kuper + 20 cm Zn a) Welcher der Stäbe hat den geringeren Längsiderstand? (Geben Sie auch eine kurze Begründung.) (2P) b) Welcher der beiden Stäbe ird bei 10 C Erärmung die größere relative Änderung des Widerstandes zeigen? (Geben Sie auch hier eine kurze Begründung ür Ihre Antort.)(2P)

6 Augabe 5: Das Bild zeigt einen Flaschenzug zum Heben einer scheren Last L von 400 kg. Nehmen Sie an, dass Reibung überall vernachlässigt erden kann und dass die Rollen, an denen die Last beestigt ist, eine Masse von je 10 kg haben. Die Gesamtlast von 420 kg(inklusive der beiden unteren Rollen) soll mit dem Flaschenzug um 4,0 m gehoben erden. a) Welche Krat F ist mindestens erorderlich, um die Last anzuheben? (1P) b) Welche Arbeit muss gegen die Gravitation geleistet erden, um die 420 kg schere Last um 4,0 m zu heben?(1p) c) Über elche Strecke muss die Krat F ausgeübt erden, um die Last um 4,0 m zu heben?(1p) d) Wie groß ist die dabei von der Krat F ausgeührte Arbeit?(1P)

7 Augabe 6: Das Bild zeigt die idealisierte Darstellung eines Uran-238 Kernes (Q = +92e) am Beginn der Kernspaltung. Nehmen Sie an, dass die Fragmente gleiche Größe und Kugelgestalt haben und sich gerade berühren. Der Radius des ursprünglich ebenalls kugelörmigen Uran 238-Kerns ist 8,0 emtometer (1 m = 8, m) groß. Nehmen Sie eiterhin an, dass das Kernmaterial konstante Ladungs- und Massendichte hat. a) Berechnen Sie zunächst den Radius der Fragmente aus der Volumengleichheit von Urankern und Volumen der beiden Fragmente. (2P) Berechnen Sie eiterhin b) die au jedes Fragment irkende elektrostatische Abstoßungskrat (2P) und c) die elektrostatische potentielle Energie der Anordnung der beiden Fragmente in ev. (2P)