Teilklausur Physik 2 (GPh2) am

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1 Name, Matrikelnummer: Teilklausur Physik 2 (GPh2) am Fachbereich Elektrotechnik und Informatik, Fachbereich Mechatronik und Maschinenbau Zugelassene Hilfsmittel zu dieser Teilklausur: Beiblätter zur Vorlesung Physik 2 im SS 00 (Prof.Müller, Prof.Sternberg) oder folgende SS ohne Veränderungen oder Ergänzungen, Taschenrechner (ohne drahtlose Übertragung mit einer Reichweite von größer als 30 cm wie Funkmodem, IR-Sender, Bluetooth) Dauer: 2 Stunden (einschließlich der anderen beiden Teilklausuren) Zur Klausur gehören außer diesem Teil noch die Teilklausuren Thermodynamik und Technische Mechanik. Alle drei Teilklausuren müssen abgegeben werden! Maximal erreichbare Punktezahl: 100. Bestanden hat, wer mindestens 50 Punkte erreicht. Maximal erreichbare Punktezahl dieser Teilklausur: 60. Bitte beginnen Sie die Lösung der Aufgabe unbedingt auf dem betreffenden Aufgabenblatt! Falls Sie weitere Blätter benötigen, müssen diese unbedingt deutlich mit der Aufgabennummer gekennzeichnet sein. Achtung! Bei dieser Klausur werden pro Aufgabe 1 Punkt für die Form (Gliederung, Lesbarkeit, Rechtschreibung) vergeben! Bitte kennzeichnen Sie dieses Blatt und alle weiteren, die Sie verwenden, mit Ihrem Namen und Ihrer Matrikelnummer. AUFGABE MÖGLICHE PUNKTZAHL 1.a 6 1.b 6 1.c 7 2.a 6 2.b 6 2.c 7 3.a 7 3.b 7 3.c 5 Form 3 Summe 60 Thermo 20 TM 20 Gesamt 100 ERREICHTE PUNKTZAHL Seite 1 von 7

2 1. LCD-Display In den beiden oberen Bildern ist das Prinzip eines LCD-Displays dargestellt, wie es in TFT- Bildschirmen zur Anwendung kommt. Der Quader in der Mitte ist eine Flüssigkristallzelle (Liquid Crystal), die die Intensität des Pixels steuert. Signal Off bedeutet, dass an der Flüssigkristallzelle kein elektrisches Feld anliegt, Signal On, dass ein maximales Feld anliegt. Ganz rechts liefert eine Lichtquelle unpolarisiertes Licht, ganz links befindet sich ein Farbfilter. a. Erläutern Sie die Funktionsweise eines solchen Displays, erläutern Sie insbesondere die Funktion der drei eingezeichneten Filter. Was tut die Flüssigkristallzelle bei Anliegen oder Nichtanliegen eines elektrischen Felds? (Die genaue Wirkungsweise der Flüssigkristallzelle brauchen Sie nicht zu beschreiben, nur das Ergebnis der Wirkung.) Wie funktioniert ein Polarisationsfilter? b. Skizzieren Sie anhand der obigen Bilder den Verlauf des Drehwinkels der Polarisationsrichtung von der anliegenden elektrischen Feldstärke für die Flüssigkristallzelle (unter der Annahme eines kontinuierlichen Verlaufs zwischen Signal OFF und Signal On ) sowie die Abhängigkeit der links aus dem Display austretenden Lichtintensität von der an der Flüssigkristallzelle anliegenden Feldstärke. c. Unabhängig von der oben beschriebenen Anordnung: Eine Lichtquelle erzeugt am Ort eines Beobachters eine Intensität von 80 W/m 2. Bringt man zwischen Lichtquelle und Beobachter eine Anordnung bestehend aus zwei Polarisationsfiltern, sinkt die Intensität auf 23 W/m 2. Welchen Winkel bilden die Durchlassrichtungen der Polarisationsfilter unter idealen Bedingungen? Seite 2 von 7

3 2. Schallquelle und Mikro 1 Eine isotrop strahlende Schallquelle befindet sich am Ort m. Ein Mikrofon bewegt sich 2,5 m gemäß x r 0 0,1 ( t) = m + t daran vorbei (t ist die Zeit). Zum Zeitpunkt t = 0 registriert 1,3 0 s das Mikrofon einen Schallintensitätspegel von 54 db. a. Berechnen Sie die Bahnkurve y(x) entlang derer sich das Mikrofon bewegt. Skizzieren Sie den Ort der Schallquelle und die Bahnkurve des Mikrofons in der x-y-ebene. b. Berechnen Sie die Leistung der Schallquelle. c. Berechnen Sie für das Mikrofon den Schallintensitätspegel als Funktion der Zeit t. Welchen Schallintensitätspegel misst das Mikrofon zum Zeitpunkt 100 s? Seite 3 von 7

4 3. Radioaktiver Sand In der letzten Klausur waren Sie auf einem fremden Planeten gelandet und hatten das Element Bochumium gefunden. Am nächsten Tag Ihrer Expedition finden Sie eine Art Sand, der radioaktiv ist. Sie messen eine Aktivität von 1000 Becquerel (Zerfälle/Sekunde). Nach 10 Stunden ist die Aktivität auf 300 Becquerel gesunken. a. Welche Halbwertszeit hat der radioaktive Sand? b. April, April! Außerirdische hatten zwischen der ersten und der zweiten Messung die Hälfte des Stoffes durch einen nicht radioaktiven Sand ausgetauscht. Bestimmen Sie mit dieser zusätzlichen Information die tatsächliche Halbwertszeit des radioaktiven Sands. c. Das Kohlenstoff-Isotop C 14 zerfällt mit einer Halbwertszeit von einigen tausend Jahren. Trotzdem ist der Anteil von C 14 an allen Kohlenstoff-Isotopen in der Luft konstant. Wie kann das sein? Seite 4 von 7

5 Lösung zur ersten Aufgabe: Seite 5 von 7

6 Lösung zur zweiten Aufgabe: Seite 6 von 7

7 Lösung zur dritten Aufgabe: Seite 7 von 7