Physik- Übungsaufgaben für Mediziner

Physik- Übungsaufgaben für Mediziner
1. Ein Tennisspieler wirft seinen Ball senkrecht nach oben in die Luft. Dabei erhält der Ball eine
Anfangsgeschwindigkeit von 14,7 m/s. Es wirkt eine nach unten gerichtete Beschleunigung
von 9,81 m/s2. Der Luftwiderstand ist zu vernachlässigen.
a) Wie groß ist die Flughöhe?
b) Wie lange dauert es, bis der Ball den höchsten Punkt erreicht?
c) Wie lange dauert es, bis er den Ball wieder fängt?
2. Ein Pendel der Masse m hängt an einem Faden der Länge L. Das Pendel wird ausgelenkt um
einen Winkel θ0 und dann losgelassen.
a) Wie sieht die Bewegung des Pendels aus?
b) Wann hat es seine größte Geschwindigkeit?
c) Wie hängt diese maximale Geschwindigkeit vom Auslenkwinkel ab?
3. Eine Gewehrkugel mit Masse m1 wird mit einer Geschwindigkeit v auf ein ruhendes Pendel
der Masse m2 geschossen. Dabei wird das Pendel um einen Winkel θ0 ausgelenkt. Wie hängt
v mit diesem Winkel θ0 zusammen?
4. Messung des Körperfetts. Fett hat eine Dichte von ρF = 900 kg/m3, der sonstige Körper eine
Dichte von ρS = 1100 kg/m3. Der Mensch wird im Wasser gewogen. Dabei ist sein
scheinbares Gewicht 5% seines Gewichts in Luft. Wie groß ist der Fettanteil?
5. Aus einer Kapillare mit Durchmesser 1 mm fallen in 10 Sekunden 16 Tropfen. Wie groß ist
der Durchmesser einer anderen Kapillare, aus der in 10 Sekunden nur 1 Tropfen fällt?
6. In einem abgeschlossenen, isolierten Volumen (Vakuum) befinden sich zwei Körper auf
unterschiedlichen Temperaturen T1 und T2. T1 > T2. Wie ändern sich die Temperaturen und
warum?
7. Berechnung der Reynoldschen Zahl für Blut in der Aorta. Radius Aorta = 1 cm,
Blutgeschwindigkeit in der Aorta = 30 cm/s, Dichte Blut ρB = 1060 kg/m3,
Viskosität Blut ηB = 4 · 10-3 kg/m·s. Ist die Strömung laminar (Re < 2000) oder turbulent?
8. Eine Türklingel wird mit einer Spannung von U = 6 V betrieben. Sie ist mit einem
Transformator verbunden, dessen Primärspule (2000 Windungen) an das Stromnetz mit
Wechselspannung U = 230 V angeschlossen ist. Wie viele Windungen sollte die
Sekundärspule haben?
9. Eine monochromatische Welle mit Wellenlänge λ = 500 nm falle im Winkel α = 45° zum Lot
aus der Luft auf eine ebene Wasserfläche. Der Lichtstrahl werde im Winkel β = 32°
gebrochen.
a) Mit welcher Geschwindigkeit breitet sich das gebrochene Licht im Wasser aus?
b) Wie groß ist die Wellenlänge des gebrochenen Lichtstrahls?
10. Ein Galvanometer dient zur Messung kleiner Ströme. Der Zeigerausschlag ist proportional
zum durchfließenden Strom. Aus einem Galvanometer G mit Innenwiderstand RG = 20 Ω und
maximalem Zeigerausschlag für 0,5 mA soll durch Parallelschaltung mit einem Widerstand R1
ein Amperemeter mit Messbereich bis I = 5A gebaut werden. Wie groß muss R1 gewählt
werden?