Meine Lieben, konnte aus privaten Grnden erst heute beginnen, die Fragen auszuarbeiten. Daher gibt es zunchst einmal einen ersten Teil, der aber jetzt tglich von mir ergnzt wird. Die jeweilige Vorversion der Datei wird von mir aus dem Angabe-Verzeichnis gelscht. Bitte fangt mglichst frh an, Euch die Aufgaben durchzudenken, das kann man in zwei Tagen vor dem Test nicht schaffen. Sie sind, glaube ich, nicht schwer und viele davon mit der gleichen berlegung zu lsen. Bei manchen Beispielen ist eine kleine Rechnung erforderlich. Also, viel Erfolg, einen guten Rutsch und ein erfolgreiches 2012! hst

Testfragen zu Schwingungen und Wellen(31. Dezember 2011)

1. Mit der Auslenkung x und einer positiven Konstanten k gilt bei einer harmonischen Schwingung fr die Kraft welcher Zusammenhang zwischen diesen Gren? (Formel!) 2. Ein Krper fhrt in vertikaler Richtung eine harmonische Schwingung aus. In welcher Position ist seine Geschwindigkeit/Beschleunigung/ Kraft maximal?

3. Eine Masse m hngt an einer Feder und schwingt harmonisch mit der Schwingungsdauer T. Welcher Ausdruck gilt fr die Schwingungsdauer einer Masse 2m an der gleichen Feder? 4. Eine Masse m hngt an einer Feder und schwingt harmonisch mit der Schwingungsdauer T. Welcher Ausdruck gilt fr die Schwingungsdauer derselben Masse an einer anderen Feder, die eine doppelt so hohe Federkonstante hat? 5. Sie verfgen ber eine Feder mit der Federkonstanten 10 Nm-1. Eine an ihr aufgehngte Masse soll mit einer Schwingungsdauer von 1 s schwingen. Welchen Wert (in Kilogramm) muss die Masse haben? 6. Ein Krper fhrt eine harmonische Schwingung aus, fr die gilt: x = (2/) sin(4.t + /3), wobei x in m und t in Sekunden angegeben ist. Welche Geschwindigkeit, in ms-1, hat der Krper bei t = 2 s? 7. Ein Krper fhrt eine harmonische Schwingung aus, fr die gilt: y = 8,0 cos(20t + )), wobei y in cm und t in s angegeben sind. Wie gro ist seine Schwingungsfrequenz? 8. Ein Krper mit der Masse 0,50 kg schwingt harmonisch mit einer Schwingungsdauer von 1,5 s und einer Amplitude von 20 mm. Welche Gleichungen beschreibt, mit t in s, seine Bewegung? 9. Im oberen Diagramm ist fr ein Teilchen, das eine harmonische Schwingung ausfhrt, die Auslenkung gegen die Zeit aufgetragen. Welche Kurve im untern Diagramm beschreibt die zeitliche Abhngigkeit der Beschleunigung?

10.Der Krper in der Abbildung bewegt sich mit konstantem Geschwindigkeitsbetrag auf einem Kreis, wobei die Frequenz seiner Umlufe f ist. Zur Zeit t = 0 war er an der Position (A,0). Welche Beziehung gilt fr die y-Komponente seiner Position/seiner Geschwindigkeit/seiner Beschleunigung ?

11.Sortiere die Frequenzen dieser schwingenden Systeme von der krzesten zur lngsten.

12.Eine an einer Feder befestigte Masse schwingt harmonisch mit einer Amplitude von 4,0 cm. Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist sie 2,0 cm von der Gleichgewichtsposition entfernt. Welcher Anteil der Gesamtenergie entfllt hier auf die potenzielle Energie? 13.Die Feder ist bereits teilweise komprimiert. Nun wird das Ausma der Kompression verdoppelt. Wie ndert sich dadurch die in ihr gespeicherte potenzielle Energie? 14.Eine Masse m ist an einer Feder mit der Federkonstanten k befestigt und fhrt an ihr eine harmonische Schwingung mit der Amplitude A aus. Welchen maximalen Wert hat die in ihr gespeicherte potentielle Energie?

15.Die Auslenkung eines harmonisch schwingenden Krpers betrgt ein Viertel der Amplitude A. Welcher Anteil der Gesamtenergie entfllt hier auf die potenzielle Energie? 16.Die Diagramme zeigen die kinetische Energie eines Krpers in Abhngigkeit von der Zeit (in Bruchteilen der Schwingungsdauer T). Bei t = 0 ist die Auslenkung jeweils null. Welche Auftragung gilt fr eine harmonische Schwingung?

17.Ein mathematisches Pendel hat die Schwingungsdauer T. Nun wird seine Lnge halbiert. Wie gro ist danach seine Schwingungsdauer? 18.Es soll die Schwingungsdauer eines Pendels verdoppelt werden. Wie muss man dazu seine Lnge verndern? 19.Eine Uhr mit einem mathematischen Pendel der Lnge L geht genau. Wie verhlt sich die Uhr, wenn die Pendellnge geringfgig erhht wird? 20.Sie wollen die Fallgeschwindigkeit auf dem Mond bestimmen. Dazu verwenden Sie ein mathematisches Pendel mit der Lnge 1,0 m und messen dessen Schwingungsdauer zu 5,0 s. Welchen Wert errechnen Sie daraus fr die Fallbeschleunigung auf dem Mond? 21.Bei einem mathematischen Pendel wird die Lnge um 4% erhht und die Masse um 4% verringert. Wie ndert sich dadurch seine Schwingungsdauer? 22.Ein Pendel schwingt mit einer gesamten mechanischen Energie E0. Wie gro ist Epot bzw. Ekin bei maximaler Auslenkung des Systems?

23.Hier ist fr vier oszillierende Systeme die jeweils zugefhrte mittlere Leistung Pav gegen die Antriebsfrequenz aufgetragen. Bei welchem System ist die Dmpfung am strksten/schwchsten?

24.Warum zerspringt ein Trinkglas bei einem sehr intensiven Schall? 25.Wenn man einen schwingungsfhigen Krper einer periodischen Abfolge von Impulsen aussetzt, deren Frequenz gleich einer seiner Eigenfrequenzen ist, dann wird er in Schwingungen mit relativ hoher Amplitude versetzt. Wie bezeichnet man dieses Phnomen? 26.Was wird durch Wellen bertragen (bezogen auf Energie und Impuls)? 27.Was geschieht mit einem Teilchen in einem Medium (z.B. einem Molekl in Luft) beim Durchgang einer longitudinalen Welle? 28.Welche Unterschiede bestehen zwischen longitudinalen und transversalen Wellen? 29.Ein Teilchen in einem Medium ist einer Wellenbewegung ausgesetzt. Wie bezeichnet man den zu irgendeinem Zeitpunkt vorliegenden Abstand von der Gleichgewichtsposition? 30.Vergleiche einige unterschiedliche Medien hinsichtlich der Schallgeschwindigkeit c. 31.Nach einer bekannten Faustformel kann man bei einem Gewitter die Entfernung von diesem aus der Zeitspanne zwischen dem Blitz und dem Donner abschtzen. Dazu zhlt man nach dem Blitz einfach die Sekunden, bis der Donner zu hren ist. Durch welche Zahl muss man die Anzahl der Sekunden dividieren, um die Entfernung in Kilometer zu ermitteln?

32.Schall breitet sich in Luft auf Meereshhe unter gewhnlichen Bedingungen mit einer Geschwindigkeit von 340 ms-1 aus, in Wasser dagegen mit 1500ms-1. Unter Wasser wird ein Ton von 256 Hz erzeugt. Beschreibe qualitativ welche Frequenz und welche Wellenlnge der Ton hat, wenn er in die Luft austritt? 33.Welche Kurve stellt die Abhngigkeit der Wellengeschwindigkeit von der Spannkraft in einem schwingenden Seil dar?

34.Die Frequenz einer Schallquelle in Luft wird verdoppelt. Welche Konsequenz hat dies fr den erzeugten Schall? 35.Eine Welle breitet sich mit der Geschwindigkeit v in Richtung der +xAchse aus. Im oberen Diagramm ist die Auslenkung y gegen den Abstand x zur Zeit t aufgetragen, und das untere Diagramm zeigt die Auslenkung y in Abhngigkeit von t im Abstand x. Wie gro ist die Wellengeschwindigkeit v?

36.Eine sich ausbreitende Welle passiert einen Beobachtungspunkt. An diesem haben die aufeinanderfolgenden Wellenberge voneinander den zeitlichen Abstand 0,2 s. Was bedeutet das fr die Frequenz f? 37.Betrachten Sie bei einer sinusfrmigen Welle zwei Punkte, deren Phasen sich um 2 Radiants unterscheiden. Was ist durch den Abstand zwischen diesen Punkten bestimmt? 38.Die von einer harmonischen Welle bertragene Leistung ist direkt proportional zu .. 39.Sie verdoppeln die Amplitude einer Welle auf einem Seil, wobei Sie die Geschwindigkeit und die Frequenz konstant halten. Wie ndert sich dadurch die von der Welle pro Zeiteinheit bertragene Energie? 40.Sie halbieren die Amplitude einer Welle auf einem Seil, wobei Sie die Geschwindigkeit und die Frequenz konstant halten. Wie ndert sich dadurch die von der Welle pro Zeiteinheit bertragene Energie? 41.Wir knnen um die Ecke zwar Schall hren, aber kein Licht sehen. Welchen Grund hat das? 42.Du stehst am Straenrand, als ein Auto mit 30 ms-1 an Dir vorbeifhrt. Dessen Hupe gibt einen 1 kHz-Ton ab. Welche Frequenz hrst Du, nachdem das Auto an dir vorbeigefahren ist, sich also wieder von Dir entfernt? (cLuft = 340 ms-1) 43.Ein Auto A fhrt mit der Geschwindigkeit v auf ein stehendes Auto B zu. Dabei hrt dessen Fahrer die Hupe des Fahrers A mit der Frequenz f. Wie gro wre im Vergleich dazu die Frequenz, die der Fahrer B hren wrde, wenn das Auto A stnde und das Auto B mit der Geschwindigkeit v darauf zufhre? (Nehmen Sie Windstille an.) 44.Eine Lokomotive nhert sich Ihnen und fhrt an Ihnen vorbei, und zwar mit derselben konstanten Geschwindigkeit. Wie ndert sich die von Ihnen zu hrende Frequenz der Lokomotive? 45.In welche Richtung bewegt sich der die Welle erzeugende Gegenstand?

46.Ein auf die Frequenz 1 kHz abgestimmter harmonischer Oszillator wird von einem hohen Gebude herabgeworfen. Welche Frequenz und welche zeitliche Frequenznderung hrt ein auf dem Dach stehender Beobachter? 47.Was versteht man unter Interferenz von Wellen? 48.Das Diagramm A zeigt zwei Wellen zu einem gegebenen Zeitpunkt. Welche Kurve im Diagramm B stellt im selben Moment die Welle dar, die aus der berlagerung der beiden Wellen in A hervorgeht? 49.Wenn zwei identische Wellen mit gleicher Phase addiert werden ergibt sich eine Welle .. 50.Zwei identische Wellen mit der Phasendifferenz 3 werden addiert. Wie gro ist die Amplitude der resultierenden Welle? 51.Eine Schallquelle gibt zwei Tne ab, die gleiche Amplituden, aber etwas unterschiedliche Frequenzen haben. Wozu fhrt dies? 52.Die Abbildung zeigt zwei Wellen, die sich in der +x-Richtung ausbreiten. Wie gro ist ca. die Amplitude der resultierenden Welle?

53.Die Abbildung zeigt zwei Wellen, die sich in der +x-Richtung ausbreiten. Wie gro ist die Amplitude der resultierenden Welle?

54.Warum und wie ndert sich die Stimmhhe, wenn Sie nach dem Inhalieren von Helium sprechen?

55.Ein beidseitig eingespanntes Seil mit der Lnge L kann in mehreren Harmonischen schwingen. Zeichne in einer Skizze die dritte/vierte Harmonische. 56.An einem Knoten einer stehenden Schallwelle ist ein Mikrophon angebracht. Was nimmt es auf? 57.Welche dieser Schallquellen schwingt, wie dargestellt in ihrer ersten Harmonischen?

58.Auf einem beidseitig eingespannten Seil existiert eine stehende Welle. Zwischen den Enden befinden sich drei Knoten (die Knoten an den Enden nicht mitgerechnet!). Dabei schwingt das Seil mit der Frequenz der wievielten Harmonischen? 59.Bei einer stehenden Welle haben zwei aufeinanderfolgende Knoten voneinander den Abstand d. Die Wellenlnge ist dementsprechend wie gro? 60.Das rechte Diagramm zeigt drei Harmonische. Welche der Skizzen zeigt das Frequenzspektrum der aus ihnen zusammengesetzten Welle?

Testfragen zu Thermodynamik

1. Was kann man aus der Tatsache, dass zwei Krper miteinander in thermischen Gleichgewicht stehen folgern? 2. berlege einige Beispiele fr thermometrische Eigenschaften. 3. Trage die Temperatur eines Krpers in Grad Celsius (auf der Ordinate) gegen seine Temperatur in Grad Fahrenheit (auf der Abszisse) auf. Wie gro ist dann die Steigung der sich ergebenden Geraden? 4. Eine Temperaturdifferenz von 5 C entspricht wieviel Grad Fahrenheit? 5. Was weit Du ber den absoluten Nullpunkt? 6. Zwei gleich groe Zimmer, das von Tom und das von Jessica sind durch eine Tr miteinander verbunden. Toms Zimmer ist klimatisiert und hat eine um 5 C geringere Temperatur als das von Jessica. In welchem Raum befindet sich die grere Luftmenge? 7. Was geschieht mit dem Volumen einer bestimmten Gasmenge, wenn ihre Temperatur bei konstantem Druck abnimmt? 8. Eine bestimmte Menge an He-Gas hat bei Standardbedingungen von Druck und Temperatur das Volumen V. Welches Volumen nimmt die Hlfte dieser Gasmenge ein, wenn die absolute Temperatur doppelt so hoch und der Druck um ein Drittel hher ist? 9. Ein bestimmtes Gas hat bei den Standardbedingungen von Druck und Temperatur eine Dichte von . Wie gro ist seine Dichte, nachdem die absolute Temperatur verdoppelt und der Druck verdreifacht wurde? 10.Wie muss man die absolute Temperatur verndern, wenn man sowohl den Druck als auch das Volumen einer bestimmten Menge eines idealen Gases verdoppeln will. 11.Eine bestimmte Menge an Sauerstoffgas nimmt bei den Standardbedingungen von Druck und Temperatur ein Volumen von 8 Litern ein. Wie ndert sich das Volumen, wenn die Temperatur auf 136 K sinkt, whrend der Druck konstant bleibt? 12.Eine bestimmte Menge an Sauerstoffgas nimmt bei den Standardbedingungen von Druck und Temperatur ein Volumen von 8 Litern ein. Wie ndert sich ihr Volumen, wenn die absolute Temperatur halbiert und der Druck verdoppelt wird? 13.Eine bestimmte Anzahl von Sauerstoffmoleklen nimmt in der Gasphase bei den Standardbedingungen von Druck und Temperatur ein

Volumen V ein. Wie gro ist das Volumen der doppelten Menge an Sauerstoffgas bei dreifachen Druck? 14.Bei einer bestimmten Menge eines idealen Gases sollen der Druck und das Volumen halbiert werden. Wie muss dafr seine absolute Temperatur verndert werden? 15.Bei einer bestimmten Menge eines idealen Gases werden die Temperatur und das Volumen verdoppelt. Wie ndert sich dabei sein Druck? 16.Was beschreibt das Boyle-Mariottesche Gesetz? 17.Die absolute Temperatur einer bestimmten Menge eines Gases wird verdoppelt. Wie ndert sich dadurch die mittlere kinetische Energie seiner Molekle? 18.Die absolute Temperatur einer bestimmten Menge eines Gases wird verdoppelt. Wie ndert sich dadurch die quadratische gemittelte Geschwindigkeit seiner Molekle? 19.Was versteht man unter einem idealen Gas? 20.Welche der Isothermen der Abbildung gehrt zur hchsten/tiefsten der drei Temperaturen?

21.Die spezifische Wrmekapazitt von Aluminium ist mehr als doppelt so gro wie die von Kupfer. Zwei Blcke gleicher Masse aus diesen beiden Metallen haben eine Temperatur von 0 C und werden in denselben Eimer mit heiem Wasser gelegt. Vergleichen Sie die Temperaturen der Blcke nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts.

22.Was versteht man unter der spezifischen Wrmekapazitt? (18.1)

23.Ein Krper A hat die doppelte Masse wie ein Krper B, aber die dreifache spezifische Wrmekapazitt. Ihnen werden gleiche Wrmemengen zugefhrt. Dabei erfhrt der Krper A eine Temperaturnderung T. Welche Temperaturnderung erfhrt der Krper B? 24.Wie unterscheidet sich die spezifische Wrmekapazitt eines Gases bei konstantem Druck bzw. bei konstantem Volumen? (18.1 ff) 25.Wenn eine Substanzprobe einen Phasenbergang vom Festkrper zur Flssigkeit oder von der Flssigkeit zum Dampf bzw. jeweils umgekehrt erfhrt, dann tritt keine nderung der Temperatur auf, obwohl Wrme zu- bzw. abgefhrt wird. Welchen Grund hat das? (18.1) 26.An einem heien Sommertag bilden sich auen an einem Glas mit Eislimonade Wassertropfen. Woher kommt dieses Wasser? 27.Wie bezeichnet man den direkten bergang einer Substanz vom festen in den Gasfrmigen Aggregatzustand? 28.Ein Festkrper geht bei gleichmiger Wrmezufuhr in den flssigen und dann in den gasfrmigen Aggregatzustand ber. Welche Kurve stellt den Temperaturverlauf dar?

29.Hier ist die Temperatur einer Substanzprobe der Masse 1,0 g in Abhngigkeit von der zugefhrten Wrme aufgetragen. Die Temperatur zu Beginn ist 10 C. Der Druck bleibt konstant, und es erfolgt keine chemische Umsetzung. Bei welcher Temperatur liegt der Schmelzpunkt der Substanz?

30.Hier ist die Temperatur einer Substanzprobe der Masse 1,0 g in Abhngigkeit von der zugefhrten Wrme aufgetragen. Die Temperatur zu Beginn ist 10 C. Der Druck bleibt konstant, und es erfolgt keine chemische Umsetzung. Bei welcher Temperatur liegt der Schmelzpunkt der Substanz?

Das wars. Viel Spa beim Lernen!