Physik Aufgabenblatt 6

CI VORKURS
STUDIENJAHR 2015/16
PHYSIK HAUSAUFGABEN 6.
SCHWINGUNGEN
1. Ein Körper führt harmonische Schwingung aus. Bei dieser Bewegung betragen seine höchste Geschwindigkeit 15 m/s, und
seine höchste Beschleunigung 90 m/s2. Berechnen Sie für diese harmonische Schwingung
a) die Frequenz
b) die Amplitude.
2. Ein Körper der Masse von 3 kg führt harmonische Schwingung mit einer Frequenz von 10 Hz und einer Amplitude von 10 cm
aus. Berechnen Sie seine Energie.
3. Ein Ball fällt auf den Boden und prallt nacheinander mehrmals zurück. Ist seine Bewegung eine harmonische Schwingung falls
die Stöße mit dem Boden
a) völlig elastisch
b) nicht völlig elastisch sind?
WELLEN
4. Wasserwellen bewegen sich in tiefem Wasser mit der Geschwindigkeit von 2,4 m/s. Sie treffen unter dem Einfallswinkel  auf
die Grenzlinie zu einem flacheren Teil, wo die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle nur 1,8 m/s beträgt. Berechnen Sie
a) den Brechungswinkel, wenn  = 0 ist
b) den Brechungswinkel, wenn  = 12° ist
c) den Einfallswinkel, wenn der Brechungswinkel 20° beträgt.
5. Wasserwellen erreichen die Grenzlinie zu einem flacheren Teil unter dem Einfallswinkel von 17°, und werden unter dem
Brechungswinkel von 13,5° gebrochen.
a) Wo ist die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit größer?
b) Um wie viel % ist die größere Geschwindigkeit größer, als die andere?
6. Schallwelle der Wellenlänge von 1,6 m fällt aus Luft auf Wasseroberfläche unter einem Einfallswinkel von 10º. Berechnen Sie
a) den Reflexionswinkel
b) den Brechungswinkel
c) den Winkel zwischen reflektierter und gebrochener Welle
d) die Frequenz in der Luft
e) die Frequenz im Wasser
f) die Wellenlänge im Wasser.
7. Berechnen Sie die Wellenlängen- und Frequenzwerte der Grundschwingung und der ersten zwei Oberschwingungen auf einer
zweiseitig eingespannten Saite der Länge 30 cm? (Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der transversalen Wellen auf der Saite
beträgt 180 m/s.)
8. Berechnen Sie die Wellenlängen- und Frequenzwerte der Grundschwingung und der ersten zwei Oberschwingungen in einem
mit Luft gefüllten Hohlresonator der Länge 8 cm mit einem festen und einem offenen Ende?
9. Mit welcher Geschwindigkeit bewegt sich der Beobachter von der stehenden Schallquelle fort, wenn er den ausgesendeten Ton gerade um
eine Oktave tiefer hört? (Eine Oktave heißt ein Frequenzverhältnis von 2 zu 1.)
10. Ein Wagen fährt mit einer stetig tönenden Hupe an einem stehenden Beobachter vorbei. Die Hupe hat eine Frequenz von 380 Hz. Welche
Frequenz hört der Beobachter, wenn sich der Wagen mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h auf den Beobachter
a) zu
b) von ihm fortbewegt.
c) Berechnen Sie die Doppler-Verschiebung in beiden Fällen auch.
11. Ein Wagen fährt mit stetig tönender Hupe an einer stehenden Person vorbei. Die Person hört einen höheren Ton bei der
Annäherung, und einen niedrigeren beim Entfernen, die beobachtete Frequenz fällt von 480 Hz auf 410 Hz. Berechnen Sie
a) die Geschwindigkeit des Wagens in km/h
b) die ausgesendete Frequenz der Autohupe.
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PHYSIK HAUSAUFGABEN 6.
LÖSUNGEN:
1.
a) 0,95 Hz
b) 2,5 m
2.
59,2 J
3.
a) nein
b) nein
4.
a) 0
b) 8,97°
c) 27,1°
5.
a) im tieferen Teil
b) 25,2%
6.
a) 10º
b) 52,1º
c) 117,9º
d) 206 Hz
e) 206 Hz
f) 7,27 m
7.
Grundschwingung:  = 60 cm; f = 300 Hz
1. Oberschwingung:  = 30 cm; f = 600 Hz
2. Oberschwingung: = 20 cm; f = 900 Hz
8.
Grundschwingung:  = 32 cm; f = 1031 Hz
1. Oberschwingung:  = 10,67 cm; f = 3094 Hz
2. Oberschwingung: = 6,4 cm; f = 5156 Hz
9.
mit der Hälfte der Schallgeschwindigkeit
10.
a) 400 Hz
b) 362 Hz
c) +20 Hz, bzw. –18 Hz
11.
a) 93,4 km/h
b) 442 Hz
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