IPhO-Aufgabensammlung Inhaltsverzeichnis

Aufgabe 73: Huepfender Ball
Für den übertragenen Impuls in horizontale Richtung gilt
∆ph
m
∆pv ∆ph
≤ ,
m m
≤ 2
3 ωR
In den beiden Fällen tritt bei einer der Ungleichungen Gleichheit ein. Wenn man nun noch Energieund
Impulserhaltung verwendet, bekommt man genügend Gleichungen um die Geschwindigkeit
des Balls und ihre Richtung nach dem Stoß zu berechnen. Man bekommt schließlich
µ = 0.1 ⇒ l ≈ 8.2 m,
µ = 0.8 ⇒ l ≈ 6.1 m.
Aufgabe 74: Linse vor dem Spiegel
Man ersetzt den Spiegel durch eine zweite dünne Linse hinter der Ersten. Für die neue Brennweite
ergibt sich:
1
= 2
f
Es ergibt sich nun mit b1 = −b2 als Vergrößerung b1
g
Aufgabe 76: Kochen mit Strahlung
fG
Die Energieerhaltung liest sich folgendermaßen:
Das ergibt T ≈ 2.08 min.
4
3 πr3 ρc · 80 K =
Aufgabe 77: Die Stumme von Koeln
= −3.
Eβ + 2 −r/d 1 2 · Eγ
1 − 2 −T/T
1
2 n.
Wenn die beiden Pendel mit gleicher Frequenz schwingen schwingen sie praktisch unabhängig
voneinander. Da die Schwingungsdauer die Pendellänge eindeutig bestimmt muss lg = l + lk
gelten.
Aufgabe 78: Flasche mit Unterdruck
Man bezeichne die Anzahl der Moleküle in der Flasche mit N, den Druck mit p, das Volumen
mit V , die Energie mit E, die Temperatur mit T , die Zahl der Freiheitsgrade pro Molekül mit φ.
Dann gilt am Anfang
N = p0V
2kT0
, p = p0 φ
, E =
2 2 NkT0.
Die Energieänderung bei Einströmen von dN Molekülen ist
Es gilt stets
dE = φ
2 dNkT0 +
dNkT0
p0
p0
=
Waerme MechanischeArbeit
φ + 2
2 kT0dN.
T = 2E
φ
1 NkT
, p =
Nk V
66
= 2E
φ
1
V
= 2
φV E