Übungen zur Physik für Chemiker II

Sommersemester 2002 - Aufgaben zur 13. Übung am 17./19.07.02

WIEDERHOLUNG (keine Abgabe schriftlicher Aufgaben erforderlich)

61. Maschen- und Knotensatz

Zwei Batterien mit den Urspannungen U_e1 = 110 V und U_e2 = 100V sowie mit den Widerständen R_i1 = 100 W und R_i2 = 200 W werden parallelgeschaltet.

a) Wie groß sind im Leerlauf die Stromstärken I₁ und I₂ sowie die Klemmenspannung U_K?

b) Berechnen Sie für den Belastungsfall die Einzelströme I₁ und I₂ sowie die Klemmenspannung U_K, wenn ein Strom mit der Stromstärke I = 200 mA durch den Außenwiderstand fließt!

62. Induktion / Generator

In einem homogenen Magnetfeld mit der magnetischen Flussdichte B = 10 mT befindet sich eine quadratische Spule der Seitenlänge a = 10 cm und der Windungszahl N = 100. Die Spule dreht sich mit der Frequenz f = 50 s^-1 um eine Achse, die senkrecht zum Feld steht und parallel zu einer Seite des Quadrates durch die Spulenmitte läuft.

Welche effektive Stromstärke I_eff fließt in der Spule, die den Widerstand R = 10W hat?

63. Reihenschwingkreis

Ein Reihenschwingkreis (R = 100 W , L = 0,245 H, C = 100 nF ) wird an einen Sinusgenerator mit abstimmbarer Frequenz f angeschlossen. Der Scheitelwert U_m = 10 V der Wechselspannung ist konstant.

a) Bei welcher Frequenz f_o tritt Resonanz ein?

b) Wie groß ist im Resonanzfall der Scheitelwert I_m der Stromstärke?

c) Welchen Scheitelwert U_cm hat dabei die Spannung am Kondensator?

d) Wie ändert sich I_m, wenn der Generator verstimmt wird: f = kf_o ( für k = 0,9 und k = 1,1)?

64. Abbildung mit Linsen

Mit einem Bildwerfer sollen Kleinbilddiapositive (b x h = 24mm x 36 mm) auf eine quadratische Projektionsfläche der Seitenlänge c = 3,00 m vorgeführt werden. Der Bildwerfer steht in der Entfernung l = 10 m von der Projektionsfläche. Es stehen drei Wechselobjektive mit den Brennweiten f₁ = 80mm, f₂ =120 mm und f₃ = 300 mm zur Verfügung.

Welches dieser Objektive muss benutzt werden, wenn das Bild möglichst groß werden soll?

65. Energieerhaltung ; Kreisbewegung

Ein Körper der Masse m = 20 g soll, nachdem er von einer Feder (Federkonstante k = 4,8 N/cm) horizontal abgeschossen wurde, eine Schleifenbahn vom Radius r = 0,50 m reibungsfrei durchlaufen.

a) Um welches Stück x₀ muß man die Feder spannen, damit der Körper die Schleifenbahn gerade noch durchläuft, ohne herunterzufallen?

b) Wie groß ist die Zwangskraft der Schiene, wenn der Körper gerade in die Kreisbahn eingelaufen ist bzw. die Kreisbahn gerade verlassen hat?

66. Impulssatz

Beim Schmieden sollen 95% der kinetischen Energie des Hammers zur plastischen Verformung eines Werkstückes (m_W << m_H) verwendet werden. Der Amboss hat die Masse

m_A = 95 kg.

Welche Masse m_H muss der verwendete Hammer haben?

67. Polarisation durch Reflexion und Brechung

Natürliches Licht fällt unter dem Brewsterwinkel a_P auf Glas der Brechzahl n = 1,54.

a) Welcher prozentuale Anteil des einfallenden Lichtes sowie des darin enthaltenen senkrecht und parallel zur Einfallsebene polarisierten Lichts wird an der Grenzfläche Luft/Glas reflektiert und welcher geht gebrochen durch das Glas hindurch?

b) Wie groß ist der Polarisationsgrad P für das reflektierte und das gebrochene Licht? Die Absorption des Lichtes ist zu vernachlässigen.