Aufgaben zur 1.Klausur

Messen

• Vorüberlegungen und Vereinfachungen (Gültigkeitsbereich)
• Aufstellen von Formeln
• Fehlerrechnung: Statistische, systematische Fehler und Fehlerfortpflanzung

Aufgabe1

Man läßt einen Wagen eine schiefe Ebene herabrollen und will die Abhängigkeit der Endgeschwindigkeit v von der Ausgangshöhe h untersuchen.

• Welche vereinfachenden Annahmen wird man wohl sinnvollerweise treffen? In welchen Fällen wird die gemachte Untersuchung deswegen keine brauchbaren Ergebnisse liefern?

Messergebnisse:
h in cm  | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60  |
v in m/s | 1,4| 2,1| 2,4| 2,8| 3,2| 3,45|

• Erstellen Sie eine Formel für die gesuchte Abhängigkeit.

Aufgabe2

Man verwendet ein Fadenpendel, um die Erdbeschleunigung zu bestimmen. Es wurde für die Fadenlänge l gemessen:

l in cm | 40,4 | 40,6 | 40,6 | 40,3 | 40,5 | 40,45 | 40,5 | 40,6 | 40,3 | 40,7 |

Und für 10 Schwingungen:

10 T in s | 12,85 | 12,79 | 12,81 | 12,93 | 12,68 | 12,73 | 12,75 | 12,90 | 12,62 |

• Bestimmen Sie aus den Daten einen Wert für die Erdbeschleunigung.
• Führen Sie eine Fehlerrechnung durch. Welche systematischen Fehler, die durch die statistische Betrachtung nicht berücksichtigt werden, könnten bei der Messung aufgetreten sein?

Energie, Energieträger und Potential

Aufgabe1

Man erhitzt Wasser mit einem Tauchsieder, der eine Leistung von 300 Watt hat. Ziel der Messung ist es, die in das Wasser fließende Energie und Entropie zu bestimmen. Man erhält folgende Messergebnisse für den Temperaturverlauf für die Erwärmung von 400 g Wasser:

t  in  s | 0  | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 | 360 | 420 | 480 | 540 | 600 | 660 |
[math]\vartheta[/math] in °C | 21 | 32 |  43 |  52 |  65 |  73 |  84 |  94 |  99 |  99 |  99 |  99 |

Danach sind nur noch 374 g Wasser im Behälter.

• Bestimmen Sie die spezifische Wärmekapazität von Wasser.
• Wieviel Entropie ist während des Erwärmungsvorgangs (bis 99°C) in das Wasser geflossen?
• Bestimmen Sie die Energiemenge (Verdampfungsenthalpie) und Entropiemenge, die nötig ist, um ein kg Wasser zu verdampfen.

Mechanische Schwingungen

Begriffe

• freie, erzwungene (angeregte), (un)gedämpfte, harmonische Schwingungen
• Ruhelage
• Elongation
• Amplitude
• Periodendauer
• Frequenz
• Rückstellkraft