Aufgaben Physik

[Felicia Huber]

Hallo!

Könnten Sie mir bitte den Rechenweg bei den Aufgaben H10/56 und F08/53 erklären? Ich komme einfach nicht auf das richtige Ergebnis.
Und bei der Aufgabe H10/54 verstehe ich nicht, warum Antwort D richtig ist.
Vielen Dank schon mal im Voraus!

Mit freundlichen Grüßen, Felicia Huber

[Dr. Markus Funk]

Hallo Frau Huber,

ich bin zwar nicht der Kompetenz-Managers dieses Forums, möchte aber gerne auf Ihre drei Fragen eingehen:


Aufgabe 56 vom Herbst 2010

Bei dieser Aufgabe geht es um eine Röntgenröhre, die mit einer Beschleunigungsspannung von 12,4 kV betrieben wird und ein kontinuierliches Röntgenspektrum erzeugt. Das Produkt aus dem Planck’schen Wirkungsquantum h und der Lichtgeschwindigkeit c ist angegeben. Gefragt ist, welche Wellenlänge die erzeugte Röntgenstrahlung hat.

Die in einer Röntgenröhre beschleunigten Elektronen geben ihre Energie beim Auftreffen auf der Anode wieder ab. Hierbei senden die Elektronen beim Abbremsen Strahlung mit der Energie aus, die Ihnen bei der Beschleunigung zugeführt wurde.

Für die kinetische Energie (also die Energie, die einem Elektron durch Beschleunigung im elektrischen Feld zwischen Kathode und Anode zugeführt wird) gilt:

E = U x e
E = kinetische Energie in Joule
U = Spannung in Volt
e = Elementarladung

Die Energie der Strahlung, die ausgesendet wird, berechnet sich nach folgender Formel:

E = h x v
E = Energie in Joule
h = Planck’sches Wirkungsquantum in Elektronenvolt pro Sekunden
v = Frequenz in Hertz

Außerdem gilt:
c = Wellenlänge x v bzw. v = Wellenlänge / c
c = Lichtgeschwindigkeit

Wenn Sie die beiden fettgedruckten Ausdrücke für die Energie gleich setzten, ergibt sich

U x e = h x v

Durch Einsetzten von v = Wellenlänge / c und Umformen nach der Wellenlänge erhält man folgenden Ausdruck:

Wellenlänge = (h x c) / U x e

h x c ist in der Aufgabe zu 1,24 x 10^-6 eVm angegeben. U ist ebenfalls bekannt (12,4 x 10^-3 V). U x e ist also 12,4 x 10^-3 eV.

Somit erhält man für die gesuchte Wellenlänge:

1,24 x 10^-6 eVm / 12,4 x 10^-3 eV = 0,1 nm



Aufgabe 53 vom Frühjahr 2008

Hier geht es um eine Serienschaltung einer Spule (L = 40 mH) und eines Kondensators (C = 1 µF), an die eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude, aber variabler Frequenz v angelegt. Gefragt ist: Bei welcher Kreisfrequenz wird der Strom maximal?

Die gesuchte Kreisfrequenz errechnet sich durch

1 / (C x L)^1/2

Durch Einsetzen der angegebenen Werte erhält man folglich für die Kreisfrequenz

(1 / (1 x 10^-6 F x 40 x 10^-3 H))^1/2 = (25 x 10^6 s^-2)^1/2 = 5000 Hz



Aufgabe 54 vom Herbst 2010

Hier geht es um ein Stickstoff-Molekül, dass eine harmonische Schwingung ähnliches eines Federpendels ausführt. Es ist zu beurteilen, welches von fünf abgebildeten Diagrammen den zeitlichen Verlauf der potentiellen Energie und der kinetischen Energie für die Schwingung qualitativ richtig darstellt.

Die richtige Antwort ist D.

Es müssen nämlich folgende Bedingungen erfüllt sein:

1) Die Gesamtenergie muss konstant bleiben, da nach außen keine Energie abgegeben wird
2) Wenn die potentielle Energie ihr Maximum erreicht hat, muss die kinetische Energie ihr Minimum haben und umgekehrt. Genauergesagt muss die kinetische Energie im Maximum der potentiellen Energie gleich null sein und umgekehrt.

Diese beiden Bedingungen sind nur bei Abbildung D erfüllt.


Sind Ihre Fragen damit geklärt? Sollten Sie noch Nachfragen haben, werden Herr Buchholz oder ich diese gerne beantworten.

Viele Grüße
Markus Funk

[Felicia Huber]

Hallo Herr Funk!

Vielen Dank für Ihre Antworten!
Könnten Sie mir auch noch die Aufgabe 13/Herbst 2010 und die Aufgabe 30/Herbst 2010 erklären?

Mit freundlichen Grüßen,

Felicia Huber

[Dr. Markus Funk]

Hallo Frau Huber,

selbstverständlich kann ich Ihnen noch weitere Fragen erklären. Dazu habe ich jedoch vorab eine Bitte: Damit auch alle anderen PREMIUM-User von pharma4u meine Antwort nachvollziehen können, möchte ich Sie bitten, zunächst die vollständigen Fragen mit den Auswahlmöglichkeiten hier ins Forum zu stellen.

Viele Grüße
Markus Funk