Ubungen zur Physik für Elektrotechniker, SS 2002

Technische Universität München, Physik-Departmant E11
PD Dr. R. Laenen
Übungsblatt 1
17. April 02
Übungen zur Physik für Elektrotechniker, SS 2002
http://www.ph.tum.de/lehrstuehle/E11/phys-elektro.html
Abgabe: 24.04.02, Besprechung: 24./26.04.02
Aufgabe 1: Weg, Zeit, Geschwindigkeit
Der mittlere Abstand zwischen Erde und Sonne beträgt 1, 496 × 1011 m, der mittlere Äquatorialradius der Erde 6378 km.
a) Wieviele Erdumfänge werden benötigt, um die Strecke Erde-Sonne zu überbrücken?
b) Wie lange würde Michael Schumacher mit seinem Ferrari bei einer durchschnittlichen
Geschwindigkeit von 280 km/h für diese Strecke brauchen?
c) Wie lange braucht das Licht für diese Entfernung?
Aufgabe 2: Dimensionsanalyse
Ein Schwingquarz funktioniert durch Piezoelektrizität, wobei ein Druck auf den Kristall eine
elektrische Polarisation erzeugt und umgekehrt eine elektrische Spannung den Kristall verzerrt.
Für eine bestimmte Orientierung hängt die Verzerrung ² vom Elastizitätsmodul S (Einheiten:
C
m2
V
N ), dem Piezoelektrizitätskoeffizienten e ( m2 ) und dem angelegten elektrischen Feld ( m ) wie
folgt ab: ² = S · e · E. Finden Sie durch Umwandlung in Basiseinheiten die Einheiten für ². Ist
die Lösung sinnvoll?
Aufgabe 3: Fehlerfortpflanzung
Herr A. möchte einen gefrorenene See überqueren. Laut der Messung des DLRG-Ortsvereins
hält das Eis einem Druck ( = Kraft pro Fläche) von 27 ± 1 kPa stand. Auf einer von der DLRG
bereitgestellten Waage hann Herr A. gegen eine kleine Spende sein Gewicht bestimmen. Um
den Fehler klein zu halten, misst er sein Gewicht zehnmal mit den Ergebnisen: 80 kg, 84 kg,
82 kg, 83 kg, 82 kg, 81 kg, 83 kg, 82 kg, 88 kg und 82 kg. Seine Schuhgröße von 44 rechnet Herr
A. in eine Sohlenfläche von 300 cm2 ± 2% um.
a) Berechnen Sie aus den gegebenen Daten den Druck, den Herr A. auf die Eisfläche ausübt,
und den Fehler des Ergebnisses. Verwenden Sie die Ihnen bekannten Methoden der Fehlerrechnung.
b) Wenn Sie Herr A. wären, würden Sie sich über den See trauen?
Aufgabe 4: Verdunstung
In einem zylindrischen Wasserglas mit einem Durchmesser von 5 cm fällt der Wasserspiegel
durch Verdunstung um 1 mm in 3 Stunden.
a) Wie groß ist die Verdampfungsrate des Wassers in kg/h?
b) Wieviele Wassermoleküle verdampfen pro Sekunde?
c) 71% der Erdoberfläche sind von Wasser bedeckt. Wieviel Wasser verdunstet auf der gesamten Erde pro Tag unter der Annahme dieser Verdampfungsrate?