2005 I Lsg - extremstark.de

Musterlösung der Abschlussprüfung 2004/05 Teil I
ww
1.1 Ein vollelastischer zentraler Stoß liegt vor, wenn:
 die während des Stoßes auftretenden Verformungen der
zusammenstoßenden Körper vollständig rückgängig gemacht wird.
 die Geschwindigkeitsvektoren auf einer Linie liegen.
 der Energieerhaltungssatz (und der Impulserhaltungssatz) gilt.
1.2.1 Es gilt: FGes  FFeder
ma  Ds
a  mD  s
1.2.2 WSpann  Ekin
1
Ds02  21 m1v12
2
m
s02  1  v12
D
m1
s0 
 v1 
D
tre
ex
w.
Da D und m konstant sind folgt: a  k  s  k  konst.  a  s
Da sich die Dehnung s mit der Zeit t ändert, ändert sich auch die
Beschleunigung.
 Die Kugel wird beim entspannen der Feder nicht gleichmäßig beschleunigt.
0,075kg
 2,60 ms  0,043m  4,3 cm
2,7  10 2 mN
ms
1.3.1 Aus dem Energieerhaltungssatz für die Kugel K 2 folgt:
Ekin  Epot
1
m2u22  m2gh
2
u22  2gh
u2  2gh  2  9,81 sm2  0,165m  1,799249844... ms  1,80 ms
0
tar
1.3.2 Aus dem Impulserhaltungssatz folgt:
p1v  p2v  p1n  p2n

e
k.d
m1v1  m1u1  m2u2
m v  m2u2
m
0,120kg
u1  1 1
 v1  2 u2  2,60 ms 
 1,80 ms  0,28 ms
m1
m1
0,075kg

 u1  0,28 ms
Die Kugel K1 bewegt sich nach dem Zusammenstoß mit einer Geschwindigkeit
von 0,28 ms nach links.
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1
1.3.3 Es muss der Energieerhaltungssatz überprüft werden!
2
Ekinv  21 m1v12  21 m2 v 22  21 m1v12  21  0,075kg   2,60 ms   0,2535 J  0,25 J

0  v 2 0 
Ekinn  21 m1u12  21 m2u22
2
2
ww
Ekinn  21  0,075kg   0,28 ms   21  0,120kg  1,80 ms   0,19734 J  0,20 J
Da nun Ekinn  Ekinv ist der Energieerhaltungssatz nicht erfüllt und somit liegt kein
vollelastischer Stoß vor.

FG2 : Gewichtskraft der Kugel K 2

FF : Kraft, die der Faden auf die Kugel K 2 ausübt
1.3.4
ex
w.

Für die Beträge dieser Kräfte gilt :
F
 cos   F  FF  FG2  cos   m2  g  cos 
FG2

FF

FR
FF  0,120kg  9,81 sm2  cos30  1,019485105...N  1,0N
tre

 FF

FG2
Plattenkondensator
Gasflamme
Metallsonde
statisches Voltmeter
U
Die Sonde erfährt im el. Feld des
Plattenkondensators eine
Influenz was zu einer
Messverfälschung führen würde.
Durch die Flamme der Flammsonde wird die Luft ionisiert und
damit elektrisch leitend
und es strömen Ladungen von
der Flammsonde mit den heißen
Gasen ab,
bis die Ladung der Flammsonde
der Ladung entspricht, wie sie
dem elektrischen Potential an
dieser Stelle entspricht.
Das Potential kann dann
gegenüber dem Nullpotential mit
Hilfe eines Voltmeters gemessen
werden.
e
k.d
tar
V
2.2
ms
2.1
2.3 Verschiebung parallel zu den Kondensatorplatten:
 Die am Voltmeter angezeigte Spannung bleibt konstant.
Verschiebung senkrecht zu den Kondensatorplatten:
 Die am Voltmeter angezeigte Spannung verändert sich linear mit dem
Abstand vom Nullniveau.
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2
2.4.1 Q  C  U  0  r 
1
A
0,075m2
 U  8,854  10 12 mF 
 4,5  10 3 V  3,7  10 8 C
d
0,080m
W  21 CU2  21  0  r 
ww
2.4.2 1 
q

WP1B
q



2
 8,4  10 5 J
Fel  x1 q  E  x1
U
4500 V

 E  x1   x1 
 5,2cm  2,9kV
q
q
d
8,0 cm
ex
w.
2.4.3 I 
Epot
1
A 2 1
0,075m2
 U  2  8,854  10 12 mF 
 4,5  103 V
d
0,080m
Q 2q

 2q  f  2  1,8  10 9 C  4,0 1s  1,4  10 8 A
t
T
e
k.d
tar
ms
tre
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