IPhO-Aufgabensammlung Inhaltsverzeichnis

• Spiegel
• 3 Objektträger
• Lineal
• Pappstreifen
• Stativmaterial
• Klebeband
Man bestimme den Totalreflexionswinkel an der Wasser-Glyzerin-Grenze.
Hinweis: Aus 2 Objektträgern und einer Flüssigkeit lässt sich ein dünnes Prisma basteln.
Aufgabe 144: Bastelei mit einer Rinne (20 Punkte)
Gegeben ist eine Rinne, deren Grundfläche halbkreisförmig mit Außenradius R und Höhe L sei.
Der Schwerpunkt hat den Abstand kR vom Mittelpunkt. Weitere Materialien:
• Schere
• Winkelmesser
• Stoppuhr
• Klebeband
• Radiergummi
• Bleistift
• Bindfaden
• Metallleiste
Sowohl die Rinne als auch die Leiste können als dünn angenommen werden. Das Trägheitsmoment
der Rinne um die Schwerpunktachse parallel zur x-Achse hat die Form Jx;s = mR(ax;sL 2 +bx;sR 2 ),
das Trägheitsmoment der Rinne um die Schwerpunktachse parallel zur y-Achse hat die Form
Jy;s = mR(ax;sL 2 + bx;sR 2 ), wobei ax;s,bx;s, ay;s und by;s konstanten sind.
1. Bestimmen Sie k und das Massenverhältnis von Rinne und Leiste zunächst ohne die Stoppuhr
zu verwenden.
2. Bestimmen Sie R, L und k möglichst genau.
3. a) Es gilt ax;s = ay;s =: a = const. Wie groß ist a?
b) Bestimmen Sie bx;s mithilfe eines geeigneten Experiments!
c) Die Bestimmung von by;s kann sich schwierig gestalten. Werfen Sie nun die Rinne
(vorsichtig) so nach oben, dass Sie sich jeweils stabil um die x-, y- oder z-Achse rotiert.
Notieren Sie ihre Beobachtungen und ziehen sie Schlussfolgerungen für die Bestimmung
von by;s.
45