Aufgabenblatt 1

Physikdepartment E13
WS 2008/09
Übungen zu Experimentalphysik 1 für MW
Prof. Dr. Peter Müller-Buschbaum, Alexander Diethert,
Matthias Ruderer, Robert Meier, Tilo Hoppe, Wolfgang Schmid
Vorlesung 23.10.2008, Übungswoche 27.10.–31.10.2008
Blatt 1
1. Abschätzungen
Machen Sie für die folgenden Aufgaben selbst sinnvolle Annahmen. Gesucht ist nicht ein genauer Zahlenwert, sondern eine sinnvolle Abschätzung! Wenn Ihnen selbst Erfahrungswerte fehlen,
versuchen Sie, die Daten im Internet zu recherchieren.
a) Schätzen Sie ab, wieviel seiner Profiltiefe ein Autoreifen bei einer Umdrehung durchschnittlich
verliert.
Hinweis: Wie viele km kann man mit einem Reifen ca. fahren? Wieviele Umdrehungen absolviert der Reifen in seiner Lebensdauer? Wieviel Profil verliert er etwa insgesamt? Wieviel
Profil verliert er also pro Umdrehung?
b) Wie viele Zellen N gibt es ungefähr im menschlichen Körper?
c) Stellen Sie sich vor, Sie falten ein Stück Papier immer wieder zur Hälfte. Schätzen Sie ab, wie
dick der Stapel nach 50 Faltungen sein würde. Nach wie vielen Faltungen wäre eine Dicke
von einem Kilometer überschritten?
2. Dimensionsanalyse
Die Geschwindigkeit v eines Körpers hänge von der Zeit t in der Form v = At2 − Bt ab.
a) Bestimmen Sie die korrekte SI-Einheit für [ A].
b) Bestimmen Sie die korrekte SI-Einheit für [ B].
c) Die Kraft F zwischen zwei Massen M und m hängt vom Abstand R nach dem Newtonschen
mit γ als Gravitationskonstante und
Gravitationsgesetz in der folgenden Weise ab: F = γ Mm
R2
F als Gravitationskraft.
kg m
Welche Dimension hat γ, wenn die Kraft F die Dimension s2 hat?
3. Astronomische Einheit
Die Astronomische Einheit (AE) ist definiert als mittlerer Abstand zwischen Erde und Sonne, sie
beträgt 1.496 · 1011 m. Das Parsec (Einheitenzeichen pc) ist diejenige radiale Entfernung, von der
1 ◦
aus die Bogenlänge 1 AE unter einem Winkel von einer (Winkel-) Sekunde, also α = 3600
, erscheint. Ein Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.
a) Wie viele Parsec sind eine Astronomische Einheit?
b) Wie viele Meter entsprechen einem Parsec?
c) Wie viele Meter sind ein Lichtjahr?
d) Wie viele Astronomische Einheiten entsprechen einem Lichtjahr?
e) Wie viele Lichtjahre sind ein Parsec?
1pc
a
1 AE
4. Dichte eines Atomkerns
Der Kern eines Eisenatoms hat einen Radius von 5.4 · 10−15 m und eine Masse von 9.3 · 10−26 kg.
a) Wie groß ist die Dichte des Kerns in Kilogramm pro Kubikmeter?
b) Wenn die Erde die gleiche Dichte hätte, wie groß wäre dann ihr Radius? (Die Masse der Erde
beträgt 5.98 · 1024 kg.)
5. Verpackungsmaschine
In einer Schraubenfabrik kommt eine Maschine zum Einsatz, die jeweils 1000 Schrauben eines
Typs in eine Schachtel verpacken soll. Eine Ihrer Aufgaben als Qualitätsmanager ist es zu beurteilen, wie vertrauenswürdig diese Angabe von 1000 Schrauben auf der Verpackung ist. Sie
nehmen sich als Stichprobe 10 fertige Schachteln und zählen deren Inhalt. Sie zählen 1000, 997,
1002, 1006, 999, 1000, 1001, 995, 1002 und 1004 Schrauben.
a) Wie viele Schrauben befinden sich durchschnittlich in einer Schachtel?
b) Wie groß ist die Standardabweichung?
c) Geben Sie das Messergebnis in einer physikalisch korrekten Form an.
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