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Aufgaben 8

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Aufgaben

Physik für E-Techniker I - Vorlesung bei Peter Deák (1) ebene harmonische Welle 8. Aufgabenzettel Eine ebene harmonische Schallwelle breite sich in Wasser (Dichte: ρ = 1 kg/dm 3 ) aus. Gegeben sei die harmonische Welle duch : ψ = ψ0e i(2764·ts−1 −1,92·xm −1 )) . a) Um welchen Ton handelt es(, berechnen Sie die Frequenz). b) Wie groß ist die Wellenlänge und die Geschwindigkeit der Welle in dem Medium? c) Welche Intensität hat die Welle, wenn die Druckschwankung ∆p = 3,1·10 −5 Pa und ∆p = 2π ρ vW ν ψ0 beträgt. (2) Energie zweier Erdbebenwellen Zwei Erdbebenwellen laufen mit der selben Frequenz durch dieselbe Erdregion. Eine trägt doppelt so viel Energie wie die andere. Wie ist das Verhältnis ihrer Amplituden? (3) Interferenz zweier Lichtwellen Monochromatisches Licht fällt durch zwei sehr schmale Spalte, die 0.048 mm voneinander entfernt sind. In 5 m Entfernung werden auf einem Schirm 6,5cm voneinander entfernte Streifen beobachtet. Wie großsind Wellenlänge und Frequenz des verwendeten Lichtes? (4) Dopplereffekt: Sonar Ein Schiff ruht auf der Meeresoberfläche. Es sendet kurze sinusförmige Ultraschallwellenzüge (näherungsweise ebene Wellen) der Frequenz f0 = 50 kHz unter β = 30 ◦ zur Vertikalen zu einem U–Boot (Sonar-Prinzip) aus. a) Der am Boot reflektierte Wellenzug trifft nach etwa 3.2 s wieder beim Schiff ein. Wie weit ist das Boot von diesem entfernt? Geschwindigkeit des Schalls im Wasser: vf = 1484m/s b) Das U–Boot empfängt die Wellenzüge mit einer um ∆f1 = 150 Hz tieferen Frequenz. Welche Horizontalgeschwindigkeit |v1| hat es ? (5) Wie weit ist das Gewitter entfernt? Bei einem Gewitter entstehen Schallwellen und Lichtwellen gleichzeitig. Schätzen Sie wie weit das Gewitter entfernt ist, wenn der Donner 5 s nach dem Blitz zu hören ist? Berechnen Sie dazu die Schallgeschwindigkeit in Luft. Die Lichtwelle bewege sich mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit c = 2.99 · 10 8 m/s. Das Kompressionsmodul der Luft sei ca. K = 10 5 Pa und die Dichte sei ρ = 1.293kg/m 3 . Es gilt: v = K/ρ. Die Dichte der Luft schwankt mit der Temperatur (1.341kg/m 3 ...1.164kg/m 3 ). Wie stark wirken sich diese Schwankungen auf die Schätzung aus? 0,048mm ds 5m a 6,5cm

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