Physik I, WS 1993/94
Übung Nr. 13 (Bonusübung)
Abgabetermin: 3. Februar 1994
Zur Erinnerung:
Die Klausur zur Vorlesung ''Physik I für Physiker und Lehramtskandidaten
mit Fach Physik'' findet statt am
Samstag |
den 29. Januar 1994 |
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Beginn: |
9.15 Uhr |
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Dauer: |
2 Stunden |
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Ort: |
Grüner Hs |
Gruppen 1,2,3 |
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Audimax |
Gruppen 4,5,6,7,8,9,10
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Mitzubringen sind Schreibzeug, Taschenrechner und Ausweise. Papier wird
vom Veranstalter gestellt. Weitere Hilfsmittel sind nicht erlaubt.
Ankündigung:
Die Nachholklausur wird (voraussichtlich) am Mittwoch, d. 9. Februar 1994
von 15 bis 17 Uhr im AH V (Institut für Informatik) stattfinden.
Teilnahmeberechtigt sind hierbei alle Student(en/innen), die
die erste Klausur abgegeben und nicht bestanden haben sowie alle
Student(en/innen), die aus zwingenden persönlichen Gründen an der ersten
Klausur nicht teilnehmen konnten (Krankheitsfall, Seminar der Deutschen
Studienstiftung u.a.). Ansonsten gelten die gleichen Regelungen wie bei der
ersten Klausur.
Aufgabe 1: (4 Punkte)
Ein Massenpunkt der Masse führt eine ungedämpfte harmonische
Schwingung aus. Die Amplitude der Schwingung ist
und
die Gesamtenergie . Wie groß ist die Frequenz ?
Aufgabe 2: (4 Punkte)
Bei einer gedämpften Schwingung wurde festgestellt,
daß sich die Schwingungsamplitude bei zwei aufeinanderfolgenden
Auslenkungen auf die gleiche Seite um verringerte und daß die
Periodendauer betrug. Wie groß ist die Frequenz der
ungedämpften Schwingung bei sonst gleichen Bedingungen ?
Aufgabe 3: (6 Punkte)
Ein Pendel der Länge mit einem kugelförmigen Pendelkörper
der Masse und Radius führt harmonische
Schwingungen aus. Der Pendelkörper taucht vollkommen in Glyzerin ein,
wobei er eine Reibungskraft
mit
erfährt. Die Massendichte des Glyzerin ist
.
a) Wie groß ist die Schwingungsdauer bei kleinen Auslenkungen aus
der Ruhelage ?
b) Wie groß müßte die Konstante sein, um den aperiodischen
Grenzfall zu erreichen ?
Aufgabe 4: (6 Punkte)
An einer Feder hängt eine Masse . Auf die Masse wirkt in vertikaler
Richtung eine sinusförmige Kraft der Amplitude
. Daneben
wirkt eine schwache Reibungskraft, deren Stärke proportional zur
Geschwindigkeit ist. Die Schwingungsdauer der Eigenschwingung beträgt
.
a) Wie groß ist im Resonanzfall die Amplitude der Reibungskraft und die
Reibungszahl , wenn die Amplitude der Schwingung
beträgt ?
b) Wie groß ist die mittlere Leistung der äußeren Kraft im
Resonanzfall ?
c) Warum ist im Resonanzfall die von der äußeren Kraft geleistete Arbeit
maximal ? Führen Sie keinen Beweis durch, sondern argumentieren Sie mit
Hilfe der in dieser Aufgabe durchgeführten Rechnungen !
Harm Fesefeldt
2007-08-03