34. Internationale Physik-Olympiade 2003 Lösungen zur 2 ... - JavaPsi

Inhaltsverzeichnis
1 Oberflächenbeschichtung 1
1.1 Mittlere Geschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Auftreffrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Dauer bis zu monomolekularer Sauerstoffschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.4 Dauer unter Berücksichtigung einer Mindestenergie . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Rotierender Oszillator 5
2.1 Maximale Stauchung der Feder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.2 Zeitpunkt der maximalen Stauchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.3 Berechnung der maximalen Stauchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.4 Zeitpunkt der maximalen Stauchung 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Untersuchung der Bewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.1 Fall 1: m1 > m2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.2 Fall 2: m1 ≤ m2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3 Winkelgeschwindigkeit der Scheibe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3 Reale Spule 11
3.1 Originalschaltbild . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.2 Ersatzschaltbild . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.3 Berechnung des Widerstands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.4 Vergleich zwischen Verlustfaktor und Güte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4 Experimente mit dem Kugelschreiber 15
4.1 Anfangsgeschwindigkeit des Kugelschreibers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.1.1 Theoretische Überlegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.1.2 Experiment 1: Messung der maximalen Höhe . . . . . . . . . . . . . . 15
4.2 Kraft für maximale Stauchung der Feder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.2.1 Theoretische Überlegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.2.2 Experiment 2: Messung der Masse der Mine . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.3 Federkonstante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.3.1 Theoretische Überlegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.3.2 Experiment 3: Messung der maximalen Stauchung der Feder . . . . . 18
4.4 Trägheitsmoment des Kugelschreibers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.4.1 Theoretische Lösungsidee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.4.2 Aufbau des Experimentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.4.3 Rotationsenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.4.4 Winkelgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.4.5 Messwerte und Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
A Hinweis zu den Abbildungen 22
B Abbildungen 23
ii