2001er Physikprüfung

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MrGroover
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2001er Physikprüfung

Beitrag von MrGroover » 04.07.2004 19:32

So, hab mich mal an der 2001er (23.7.) Physikprüfung vom Blochwitz (zu finden beim FSR) versucht. Prof seiner Meinung nach bringt das zwar nix, aber ich hab schon gemerkt was ich schon in etwa hinbekomm, oder auch net.
Da mir noch an einigen Stellen was fehlt, bitt ich euch darum, das ganze zu ergänzen.
Und nochwas: Für die anderen Prüfungen bitte nen neuen Thread aufmachen. Es wird doch recht schnell unübersichtlich, wenn man hier 4 verschiedene Prüfungen behandelt. Danke ;-)

Aber los gehts:

1. 1) Zu Lösen geht das recht flott mit dem Energieerhaltungssatz...
m/2 * (v1)^2 = l * m * g * µ
mit m= m1 + m2
Umstellen nach v liefert die Formel:
v1 = sqrt(2 * l * g * µ)
Und nen Wert von 10,76 m/s
Bewegungsgleichung mit Impulserhaltung is recht lustig, weil einem immer irgendwo die Zeit fehlt...
2) Die Gleichung für die Geschwindigkeit is die vom vollkommen unelastischen Stoß.
v1 = (m1 * v0 + m2 * v2)/(m1 + m2)
Hier gilt, das v2 null ist, da der Klotz ruhte. Umstellen bringt:
v0 = v1 * (m1 + m2) / m1
Was uns für v0 = 238,46 m/s liefert.
3) Für E1:Gleichung für die kinetische Energie nehmen und einsetzen
E1 = m/2 (v1)^2
Einsetzen der Werte führt dazu, dass man auf 33,36 J kommt

Dank Master of Desaster hier nun auch die Lösung für E0:
E0= (m1/2)*v0^2 - E1
Einsetzen liefert: 705,74 J

2. So, nachdem ich heute mal in der Übung bei Herrn Tirschler war, hab ich nun auch die Lösung für die 2. Aufgabe. Sie is eigentlich recht simpel, wenn man an einer Ecke an ne weitere Kraft denkt ;-)

1) Gut, wir haben Newton, also m * a = Fh - Fr
Fh ist die Abtriebskraft, also m * g * sin alpha
Fr ist die Kraft, die bewirkt, dass die Kugel rollt. Diese muss auch ersetzt werden. Es gilt:
Js * phi\" = Fr * r
Für phi\" gilt, dass s\" = r * phi\" ist, womit sich phi\" zu s\" / r ergibt. Dies setzen wir nun ein, und erhalten:
Js * s\" / r = Fr * r
Umstellen und in die Ausgangsgleichung eingesetzt liefert:
m * a = m * g * sin alpha - Js * s\" / r^2 (s\" ist gleich a)
Diese stellen wir nach a um, was dann 2 mal integriert wird, also:
a = (m * g * sin alpha) / (m + Js / r^2)
Das ganze wie gesagt integrieren, wobei s0 = 0 ist, also ist
s = 1/2 * (m * g * sin alpha) t^2 / (m + Js / r^2) + v0 * t
gilt. r^2 kürzt sich durch das Js = 2/3 m * r^2 weg. Einsetzen der Werte führt uns zu
s = 4,04 m
Wundert mich jetzt nur, dass die angegebene Lösung 4,46 ist. Sieht jemand bei mir nen Fehler? Wenn ja, melden...
Andi_quattro hat sich gemeldet, ich hatte das 1/2 beim Integrieren vergessen, allerdings ist 4,04 immernoch net 4,46...

2) Wir nehmen für Fr wieder den Ansatz Js * phi\" = Fr * r
Wieder phi\" ersetzen und Umstellen/Einsetzen liefert:
Fr = Js * a / r^2
a haben wir bereits in 1) stehen. Dies setzen wir hier wieder ein:
Fr = (Js / r^2) * m * g * sin alpha / (m + Js/r^2)
mit Js = 2/3 m * r^2 ergibt sich dann:
Fr = 2/3 m^2 * g * sin alpha / (5/3 m)
Fr = 0,016N
Auch hier wieder ne Abweichung von der Lösung, die angegeben ist. Hab ich mich vertippt, oder is die Formel gar falsch? Einheit die raus kommt, is in jedem Fall N

3. Ich hab die Vermutung, dass die Angabe der Masse fehlt. Es steht zwar im Text Masse m, aber der Wert taucht net auf. Kann ich die Masse ersetzen? Warum gibts dann nur einen Punkt? Normal wär das Formel raussuchen, einsetzten und fertsch.
Auch hier hab ich nix...

4. Der erste Teil is net schwer.
Dichte umrechnen würd ich an dieser Stelle erstmal net. Was man aber machen kann, is ne Formel dafür suchen, da man die später brauch. Der Ansatz dafür:
Thermische Zustandsgleichung. Die setzt man für Normwerte mit gegebenen Umgebungswerten gleich, was uns zu
roh1 = p1/p0 * T0/T1 * roh0
bringt. T is in K, also die °C Werte umrechnen.
Für die Kraft haben wir folgende 2 Formeln:
p = F/A und p = roh * g * h
Gleichsetzen und umstellen bring uns zu
F = roh * g * V (V kommt von A * h)
2 Dinge sind jetzt zu beachten: Die Nutzlast muss mit hoch und roh is die Differenzdichte, da die Masse an H2 mit hoch muss. Die Endformel sieht dann so aus:
F = {p1/p0 * T0/T1 * (roh[Luft] - roh[H2]) * V - mN} * g
Werte einsetzen und ausrechnen: F = 46,87 kN
Beim 2. Teil hab\'sch wieder ein Problem. Welche Formel als Ansatz nehmen?
Barometrische Höhenformel sieht net schlecht aus, aber was is dann Höhe z?

5.1)
m = lambda1 / (lambda2 - lambda1)
Ergebnis is 18,4. Man nimmt also 18 (n Element N), da bei 19 bereits Überlappung auftritt.
2) n = lambda / (deltalambda * m)
Was setzt man nun für lambda ein? Die Lösung die dasteht is für lambda1 was uns zu 2385 Spalten bringt. Setzt man diese Zahl aber für lambda2 ein, und rechnet das deltalambda aus, kommt man auf mehr als 12 pm
Setzt man lambda2 ein, kommt man auf 2514 und damit deltalambda für lambda1 bringt einen Wert von kleiner 12pm. Also würd ich sagen, dass man mit lambda2 rechnen muss und dann 2514 rausbekommt, anders als in der Lösung angegeben...
3) sin alpha = m * lambda/d nehmen und nach d umstellen:
d = m * lambda / sin alpha
Zu rechnen ist mit lambda2, da die stärker gebeugt wird. (Mit lambda1 bekommt man 11µm raus -> alpha für lambda2 kleiner 58°)

6. 1) Da in der Formelsammlung ne Gleichung für die Energie bedingt durch Elektronenvolt und Spannung fehlt, müsst man diese herleiten. Mir is das grad mal net so gut gelungen... Man findet auf der letzten Seite der Formelsammlung, dass
W = J / s = V * A
ist. bringt man nun das s mit auf die andere Seite, so ergibt sich
J = V * A * s
Da A * s = [Q], V = und J = [E] kann man
E = e * U
bestimmen.
Gut, nun hilft auch die Formelsammlung weiter:
E = h * f mit f = c/lambda
E wird durch e * U ersetzt und f wird auch ersetzt:
e * U = h * c / lambda
Umstellen führt zu
lambda = c * h / (e * U)
Einsetzen liefert für lambda = 0,39 nm
2) BRAGGsche Gleichung is in der Aufgabenstellung gegeben. Diese stellt man nach d um:
d = n / 2 * lambda / sin Phi
Für n setzt man 2 ein, da wir nen Ring 2. Ordnung haben. Für sin Phi muss man etwas Winkelbeziehungen anwenden...
d = lambda / sin (arctan(D / (2 * L)))
Einsetzen ausrechnen leifert d = 1,17 nm

Gut, hät ich net noch en paar Sachen nachlesen müssen und wär das unsere Prüfung gewesen, dann hät ich glaube bestanden, da ja 15 Punkte reichen...
Mich interessieren aber trotzdem noch die 2. und 3. Aufgabe, da die noch en paar Sicherheitspunkte gebracht hätten ;-)
Fehler sollten bitte gemeldet werden...
- Editiert von MrGroover am 05.07.2004, 17:45 -
- Editiert von MrGroover am 07.07.2004, 14:23 -
- Editiert von MrGroover am 08.07.2004, 17:25 -

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Beitrag von Master of Desaster » 05.07.2004 15:42

Bei Aufgabe 2 fehlt mit Sicherheit die Masse. Ich könnte mir nich vorstellen wie ich´s berechnen soll! Außerdem wäre es ja sonst Wurst ob ich 5g oder 5kg an die Feder hänge! :O

Wenn ich über Aufgabe 3 so nach dem ersten Überfliegen ma urteilen soll würde ich auch fast sagen, dass da Werte fehlen. Z.B. gibt´s kein Radius (ergibts sich vieleicht irgendwie) oder nen MÜr für die Haftreibung!!
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Beitrag von MrGroover » 05.07.2004 16:10

Die Haftreibung fehlt net, die sollste berechnen! Wer Lesen kann is klar im Vorteil, aber überfliegen heißt ja net lesen ;-)
Und den Radius brauchste glaub ich net, denn wenn de E ausrechnest ergibt sich omega^2 * r^2 zu v^2, also is der Radius unwichtig...

Was mich an Aufgabe 3 mal so interessieren würde: ganz Praktisch, wenn ich an ne Feder die horizontal schwingen kann, dann wird die doch nix besseres zu tun haben, also auch in der vertikalen zu schwingen, oder? Naja, wenn se gemantelt is mag das gehen, aber egal...

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Beitrag von Willi » 05.07.2004 16:23

Wenn ich bei Aufgabe 1. 1.) in die Formel v1 = sqrt(2 * l * g * (1-µ)) die Werte eintrage
v1 = sqrt(2 *12,3m * 9,80665m/s^2 * (1-0,48)), dann komm ich auf 11,2m/s und nicht auf 10,8!!
Mach ich jetz was falsch oder wie geht das??
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Beitrag von Master of Desaster » 05.07.2004 16:40

zu 1)
Also ich hab das nich mit Energiebilanz gemacht sondern über gleichmäßig verzögerte Bewegung und komme auf v1=sqrt(2*l*g*µ) geht auf!

zu 3)
Hab erst die Energie berechnet die durch Reibung verloren geht!
E1=(m1+m2)/2 * v1^2 = 33,59J
und dann von der Energie des Geschosses (vor dem Einschlag) abgezogen
E0= (m1/2)*v0^2 - E1 dann komm ich auch auf die Lösung des Autors!
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Beitrag von MrGroover » 05.07.2004 16:42

Stimmt, rechnet man mit µ, dann kommt man auf die 10,76 m/s
Hab da nen Fehler in der Formel, denn Fr = µ * Fn.
Ich korrigier das mal...

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Beitrag von Master of Desaster » 05.07.2004 16:45

[quote]Die Haftreibung fehlt net, die sollste berechnen! Wer Lesen kann is klar im Vorteil, aber überfliegen heißt ja net lesen ;-)
[/quote]

:lol:
Is mir schon klar! Nur gibts kein µ was im Allgemeinen gegeben ist ,wenn ich ne Haftreibungs- oder Gleitreibungskraft berechnen soll!
Kann mich nich erinnern das ich jemals ne Haftreibungskraft (Fr=µ*Fn) ohne µ berechnet hab!
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Beitrag von Master of Desaster » 07.07.2004 18:10

O.K ich revidier mich es müsste auch ohne µ gehen!
Werds ma probieren
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Beitrag von MrGroover » 07.07.2004 18:52

Ja, das µ bräuchtest auch mit dem Energieerhaltungssatz net, da scheitert man an ner anderen Stelle...

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Beitrag von Zappelino » 23.07.2004 21:00

hab auch bei 2.a) 4,0489m raus, hmmm :O

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Beitrag von MrGroover » 23.07.2004 21:20

Es müssen ja die angegebenen Lösungen net stimmen... Wer weiß, ob der jenige damals auch die Lösungen die aushingen abgeschrieben hat, oder ob die net mal aushingen...

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Beitrag von tobias_wolf » 24.07.2004 09:01

Hat sich von euch schon mal jemand die 2002 Prüfung im FSR angeschaut ( http://www.fsr.et.tu-dresden.de/studser ... hyII02.pdf) die 4. Aufgabe wäre für mich mal interessant, da diese sich in 2 Prüfungen wiederholt (Kinderwagen) und ich überhaupt nicht weiter komme.

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Beitrag von tobias_wolf » 24.07.2004 09:02

Hat sich von euch schon mal jemand die 2002 Prüfung im FSR angeschaut ( http://www.fsr.et.tu-dresden.de/studser ... hyII02.pdf) die 4. Aufgabe wäre für mich mal interessant, da diese sich in 2 Prüfungen wiederholt (Kinderwagen) und ich überhaupt nicht weiter komme.

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Beitrag von tobias_wolf » 24.07.2004 09:04

schit ich bekomme einfach keinen neuen Threat hin

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Beitrag von netAction » 24.07.2004 09:09

Klicke oben auf \"Vorbereiten/Lernen/Wissen\" und schreibe Deine Nachricht ganz unten rein.
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Beitrag von MrGroover » 25.07.2004 10:05

Ich hab bei dieser Klausur hier noch ne Änderung zu machen: bei Aufgabe 6.1)
Das ganze muss man anders Rechnen, da Elektronenwellen sich net mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Wurde mir gestern nochma von jemandem erklärt, danke :-)
Also, zu machen is das mit dem Impuls...
p = h / lambda
und p = m * v
Die erste Gleichung stellen wir nach lambda um, und nehmen noch den Energiesatz mit rein.
Für E gilt: m/2 * v² = eU
lambda = h / b
Den Energiesatz stellen wir nach v um, und für p setzen wir dann m*v ein
v = sqrt ( 2 * e * U / m), damit gilt für lambda:
lambda = h / sqrt (2 * m * e * U)
m ist hierbei die Masse eines Elektrons ;-)
das Ergebnis is für lambda = 2.19 * 10^-11 m
Und bei 6.2 stimmt die Formel, aber das Ergbnis is dann ein anders ;-)
d = 6.58 * 10^-11 m

Wer will, kann das ja nochma durchrechnen, und es ggf korrigieren...

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Beitrag von Robsmeister » 25.07.2004 12:54

\"Js * phi\" = Fr * r\"
woher kommt dieser Ansatz? Ich komm nicht drauf...

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Beitrag von MrGroover » 25.07.2004 16:21

Das kommt übers Drehmoment, mit M = Js * alpha und M = Fr * r
Du musst dann nur mal in der Formelsammlung auf der vorhergehenden Seite schauen, und da siehste, dass alpha nix anderes als phi\" is. Außerdem kann hier Js genommen werden, weil wir im Mittelpunkt sitzen, und das da betrachten. Naja, den Spass noch gleichsetzen und dann ists eigentlich klar, oder?
Man kann die Aufgabe auch auf nem anderen Weg rechnen: Man nimmt an, dass man nur ne Rotation hat, und setzt die außen an dem Körper an. Dann fällt aber der Translationsspass weg. Is etwas weniger Rechenaufwand...

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Beitrag von Deslizer » 25.07.2004 16:32

Zu der Aufgabe 2 noch (erster Teil).
Ich hab das ganze mal nachgerechnet (hab für Js mal vorher eingesetzt, gekürzt, dann integreirt und den gleichen Spass bekommen. McGroover du hast wohl mit 0,065 statt mit sin(0,065) gerechnet.
Allerdings komm ich dann auf 2,83, also nix mit 4,46.

Das gilt dann auch für den zweiten Teil, da weicht das Ergebnis dann von dem des Autors völlig ab.
Aber der Ansatz und die Formeln erscheinen mir als richtig ... naja.
- Editiert von Deslizer am 25.07.2004, 17:45 -
blubb

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Beitrag von MrGroover » 25.07.2004 16:40

Du musst ja auch mit den 0,065 rechnen, denn du brauchst den Sinus des Winkels. Der Winkel selbst hat ne andere Größe, aber die interessiert eigentlich net. In der 2002er Klausur hast nen Winkel gegeben, da musste dann noch den sin davon bestimmen, aber hier war schon dieser Wert gegeben.
Nunja, und dass die 4,46m net so unbedingt hinkommen haben schon mehrere gemerkt. Allerdings hat sich auch noch keiner gefunden, der das Ergbnis mal reproduzieren konnte...

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Beitrag von Deslizer » 25.07.2004 16:46

Ohja stimmt (wer gibt denn nen Sinus-Wert vor?) ... naja
blubb

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Beitrag von MrGroover » 25.07.2004 16:50

Is eigentlich egal, was da vorgegeben wird. Der Sinuswert is sogar ne Erleichterung, da man den zur Kontrolle missbrauchen kann, ob der mal vorkommt...

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Beitrag von Robsmeister » 25.07.2004 16:55

und wie kommst auf \" roh1 = p1/p0 * T0/T1 * roh0 \" ?

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Beitrag von MrGroover » 25.07.2004 17:01

Du nimmst die Formel p * V = m * R\' * T
Jetzt weißte, dass die in jedem Punkt eines Gases gilt, also p1 * V1 / T1 = p2 * V2 / T2. Die kannste nu so umstellen, dass de alles, was konstant bleibt auf eine Seite bringst, den Rest auf die andere. Danach kannste die für beide Punkte, also einmal Normbedingungen und einmal geg. Bedingungen, gleichsetzen. m/V = roh wird noch eingesetzt, und dann eben nach roh1 oder wonach auch immer umgestellt.

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Beitrag von Deslizer » 25.07.2004 18:50

[quote]lambda = h / sqrt (2 * m * e * U)
m ist hierbei die Masse eines Elektrons
das Ergebnis is für lambda = 2.19 * 10^-11 m
[/quote]

Ich bin mir da mit den Werten nicht sicher...

m= 9,109390 * 10^-31 kg
e= 1,6021773 *^10^-17 As
U= 3150 V

[sqrt (2 * m * e * U)]=sqrt(kg*As*V)=sqrt(kg*Ws)=sqrt(kg²*m²/s²)=kg*m/s


all die ganzen negativen Potenzen unterm Bruchstrich, dann noch die Einheiten ... wie kommst du da auf das Ergebnis bei 6. ?
blubb

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