Übungsblatt 12

Grundlagen der Experimentalphysik I (WS 2016/17)
Prof. Dr. Martin Dressel
Übungsblatt 12 (30.01.17 und 03.02.17)
Aufgabe 12.1
Zeigen Sie, dass die Höhe 𝐻, in der der Atmosphärendruck nur noch 1/𝑒 des Luftdrucks auf
Meeresniveau beträgt, die Gesamthöhe einer Atmosphäre wiedergibt, die überall die gleiche Dichte
hat – nämlich die Dichte der Erdatmosphäre 𝜚𝐿 = 1,2 kg/m3 – und die den gleichen Druck auf die
Erdoberfläche ausübt wie die tatsächliche Erdatmosphäre.
Wie groß ist diese sogenannte Skalenhöhe 𝐻?
Aufgabe 12.2
Aus dem unteren Ende eines senkrecht aufgehängten Röhrchens mit Radius 𝑟 = 1 mm tritt langsam
Flüssigkeit aus, so dass sich ein Tropfen bildet. Welches Volumen haben die Flüssigkeitstropfen für
a) Wasser, b) Ethanol und c) n-Pentan in dem Moment, in dem sie vom Röhrchen abreißen? Mit
welcher chemischen Eigenschaft scheint die Oberflächenspannung hier verknüpft zu sein?
Hinweis: Benötigte Konstanten sind im Internet leicht zu finden.
Aufgabe 12.3
Durch eine Rohrleitung mit 4 cm Radius fließt Wasser mit 5 m/s. Die Leitung fällt allmählich um 10 m
ab und erweitert sich dabei auf einen Radius von 8 cm.
a) Wie groß ist die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers auf dem niedrigen Niveau?
b) Wie groß ist der Druck im Wasser auf dem niedrigen Niveau, wenn er auf dem höheren
1,5·105 Pa war?
Aufgabe 12.4
Eine Masse von 100 g hängt an einer Feder. In der Gleichgewichtsstellung ist die Feder 3 cm länger
als im unbelasteten Zustand. Die Masse wird nun 2 cm aus der Gleichgewichtsstellung nach unten
gezogen und dann aus dieser Position losgelassen.
a) Geben Sie Amplitude, Kreisfrequenz, Periodendauer und Energie in der anschließenden
Schwingung an.
b) Welche kinetische Energie hat die Masse im Nulldurchgang der Schwingung?
Aufgabe 12.5
Zwei parallele Schwingungsbewegungen von gleicher Amplitude und gleicher Phasenkonstante,
welche sich nur in der Periodendauer (𝑇1 = 3 s und 𝑇2 = 3,1 s) unterscheiden, überlagern sich zu einer
resultierenden Bewegung. Ermitteln Sie die Periodendauer der resultierenden Schwingung sowie der
Schwebung.

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