Katalog Frage 1 [Stoss] Eine Kugel mit Masse m1 = 5 kg stoße mit einer Geschwindigkeit v1 = 20 m/s zentral und elastisch auf eine zweite ruhende Kugel. Nach dem Stoß hat die erste Kugel eine Geschwindigkeit von v10 = −10 m/s (sie bewegt sich also in die andere Richtung). Welche Masse hat die zweite Kugel? A 15 kg B 100 kg C 5 kg D 1 kg E 0.5 kg Frage 2 [Schaltkreis] In dem skizzierten Schaltkreis, wie groß muss der Widerstand R sein, damit ein Strom von I=5 A fließt? (Die Widerstände seien R1 = 40 Ω, R2 = 60 Ω, es sei eine Spannung von U = 200 V angelegt.) A 16 Ω B 5Ω R1 R R2 I U C 50 Ω D 32 Ω E 150 Ω Frage 3 [Schallwelle] Sie stehen vor einer Wand und hören den tiefen Ton eines Schiffshorns (der Schall fällt senkrecht auf die Wand). Wenn Sie sich von der Wand weg bewegen, wird der Ton in einem Abstand von 1.71 m zur Wand erstmals sehr leise. Offenbar bildet sich hier eine stehende Welle aus, mit Knoten, in denen die Lautstärke sehr klein wird. Was ist damit die Frequenz des gehörten Tons? (die Schallgeschwindigkeit in Luft ist hier 342 m/s) A 100 Hz B 200 Hz C 50 Hz D 342 Hz E 171 Hz Frage 4 [Verbundene Wagen] Zwei Wagen seien wie skizziert über ein Seil verbunden, welches über eine Rolle läuft. Der erste Wagen mit Masse m1 = 5 kg stehe auf einer ebenen Fläche, der zweite mit Masse m2 = 10 kg auf einer um den Winkel α geneigten Ebene. Welchen Winkel α muss die Fläche haben, damit beide Wagen mit 0.1 g beschleunigen? A 8.6◦ B 45◦ C 30◦ D 17.5◦ E 10.1◦ m1 m2 𝑔 α Katalog Frage 5 [Motordrehmoment] Ein Automotor habe bei 5000 Umdrehungen pro Minute eine Leistung von 100 kW. Welches Drehmoment erzeugt er dabei? (denken Sie daran, dass eine Umdrehung einem Winkel von 2π entspricht) A 191 Nm B 1000 Nm C 3.1 Nm D 5000 Nm E 83.3 Nm Frage 6 [Wurf] Ein Ball wird mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s mit einem Winkel von 60 Grad zur Waagerechten nach oben geworfen. Welche maximale Höhe erreicht er? (der Abwurfpunkt gilt als Höhe Null) A 3.8 m B 1.8 m C 2.0 m D 0.86 m E 2.66 m Frage 7 [Scheibenhantel] Zwei runde Scheiben mit Durchmessern von jeweils 0.6 m und Massen von je 1 kg sind durch eine masselose Stange so verbunden, dass ihre Mittelpunkte den Abstand 0.8 m haben, und die Scheiben in einer Ebene liegen. Wie groß ist das Trägheitsmoment dieser “Scheibenhantel” bei Drehung um eine Achse durch die Mitte der Stange und senkrecht zu der durch die Scheiben gebildeten Ebene? (die Scheiben seien fest mit der Stange verbunden) A 0.41 kg m2 B 2.0 kg m2 C 0.32 kg m2 D 0.18 kg m2 E 0.25 kg m2 Frage 8 [Asymmetrische Hantel] Eine masselose Stange verbinde eine Kugel mit 5 kg Masse und eine mit 15 kg Masse so, dass die Mittelpunkte der Kugeln einen Abstand von 1 m haben. In welchem Abstand zum Mittelpunkt der leichteren Kugel befindet sich der Schwerpunkt dieser “Hantel”? A 0.75 m B 0.25 m C 0.5 m D 0.66 m E 0.33 m Katalog Frage 9 [Auftrieb] Eine Person mit 70 kg Masse hat ein Volumen von etwa 70 l. Wie viel dieses Volumens liegt unter der Wasseroberfläche, wenn diese Person im toten Meer ruhig schwimmt (die Dichte des sehr salzigen Wassers ist hier 1.24 g/cm3 )? A 56.5 l B 68.8 l C 32.3 l D 17.6 l E 49.7 l Frage 10 [Kolben] Damit ein runder Kolben mit Durchmesser 10 cm, der beweglich in einem senkrechten ölgefüllten Zylinder steckt, eine Masse von 500 kg gerade anheben kann muss welcher Druck in dem Zylinder herrschen? A 6.3×105 Pa B 1.6×105 Pa C 4.9×105 Pa D 2.7×105 Pa E 9.8×105 Pa Frage 11 [Lorentz] Zwei lange Kabel verlaufen parallel mit einem Abstand von 1 cm. Durch beide fließt ein Strom von 1000 A, und zwar in entgegengesetzter Richtung (die Kabel bilden einen Stromkreis). Dies führt zu einer abstoßenden Kraft auf beide Kabel. Wenn die Kabel eine Masse von 0.2 kg pro Meter Länge haben, wie groß ist dann die Beschleunigung der Kabel? A 100 m/s2 B 0.1 m/s2 C 20 m/s2 D 10000 m/s2 E 50 m/s2 Frage 12 [Gitter] Auf einen Doppelspalt mit Spaltabstand 0.2 mm fällt rotes Licht mit Wellenlänge λ = 632 nm. Auf einem Schirm im Abstand von 5 m zum Doppelspalt ist ein symmetrisches Streifenmuster sichtbar. Wie groß ist hier der Abstand des ersten Minimums (dunkler Strich) zur Mitte? A 7.9 mm B 15.8 mm C 27.6 mm D 23.4 mm E 45.7 mm Katalog Frage 13 [Waermekapazitaet] Ein Metallstab mit einer Masse von m = 10 g, einer Wärmekapazität (pro Masse) von c = 1 J/K g und einem elektrischen Widerstand von R = 10 Ω werde von einem Strom von I = 1 A durchflossen. Durch die dadurch im Stab anfallende elektrische Leistung erwärmt sich der Stab. Wie stark nimmt die Temperatur pro Zeiteinheit zu? A 1 K/s B 10 K/s C 0.1 K/s D 100 K/s E 1000 K/s Frage 14 [Sammellinse] Sie wollen mithilfe einer Sammellinse einen beleuchteten Gegenstand auf einem Schirm im Abstand von 1 m zum Gegenstand abbilden, und zwar um einen Faktor 2 verkleinert (B/G = 0.5). Welche Brennweite muss die Linse haben? A 22 cm B 50 cm C 25 cm D 33 cm E 66 cm Frage 15 [Ideales Gas] Ein Luftballon sei bei einem Druck von p = 105 Pa und einer Temperatur von T = 293 K mit 2 l Gas gefüllt. Eine Massenmessung ergibt, dass das Gas eine Masse von 3.3 g hat. Um welche Atom- bzw. Molekülmasse und damit welches Gas handelt es sich? A Ar (m = 40 u) B He (m = 4 u) C O2 (m = 32 u) D N2 (m = 28 u) E Xe (m = 131.3 u) Frage 16 [Kondensator] Ein Kondensator mit einer Kapazität von C = 100 µF werde mit einem Strom von I = 1 mA geladen. Wie stark nimmt die Spannung pro Zeiteinheit zu? A 10 V/s B 100 µV/s C 1 mV/s D 1 V/s E 100 V/s Katalog Frage 17 [Leistung Reibung] Eine Kiste mit einer Masse von 50 kg werde mit einer Geschwindigkeit von v = 1.5 m/s über einen ebenen glatten Betonboden gezogen. Der Reibungskoeffizient ist hier µ = 0.5. Welche Leistung muss hierfür aufgebracht werden? A 367.9 W B 490.5 W C 245.3 W D 735.75 W E 36.7 W Frage 18 [Harmonische Schwingung] Ein Federpendel oszilliere harmonisch, d.h. mit Auslenkung x(t) = x0 cos(ωt). Die Amplitude sei x0 = 2 cm, die Periodendauer τ = 0.1 s. Damit ist auch die Beschleunigung zeitabhängig. Wie groß ist der maximale Wert, den die Beschleunigung annehmen kann? A 78.9 m/s2 B 2 m/s2 C 1.26 m/s2 D 39.5 m/s2 E 62.8 m/s2 Frage 19 [Zerfall] Eine radioaktive Probe zeige eine Aktivität von 32 Zerfällen pro Sekunde, nach einem Zeitraum von 100 Tagen nur noch 1 Zerfall pro Sekunde. Wie groß ist die Halbswertzeit T1/2 des enthaltenen instabilen Isotops? (es wird angenommen, dass die gesamte Aktivität von einem einzigen radioaktiven Isotop erzeugt wird). A 20 Tage B 100 Tage C 1 Tag D 29 Tage E 32 Tage Frage 20 [Feder] Eine Kugel mit einer Masse von 1 kg treffe mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s auf eine Spiralfeder mit einer Federkonstante von D = 104 N/m, wodurch die Kugel abgebremst und die Feder gestaucht wird (letztlich wird die Kugel elastisch reflektiert). Um welche Strecke wird hierbei die Feder maximal gestaucht? A 0.2 m B 20 m C 0.1 m D 2 × 10−3 m E 0.04 m Katalog Katalog ExPhys NatWiss 20.2.2016 (S) 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9 9 9 ←− Matrikelnummer Bitte geben Sie Ihre Matrikelnummer durch Ankreuzen an (von links nach rechts ankreuzen; je Spalte eine Ziffer). Bitte geben Sie Ihren Namen im Kasten an. Vor- und Nachname: ........................................ ........................................ Frage 1 : A B C D E Frage 2 : A B C D E Frage 3 : A B C D E Frage 4 : A B C D E Frage 5 : A B C D E Frage 6 : A B C D E Frage 7 : A B C D E Frage 8 : A B C D E Frage 9 : A B C D E Frage 10 : A B C D E Frage 11 : A B C D E Frage 12 : A B C D E Frage 13 : A B C D E Frage 14 : A B C D E Frage 15 : A B C D E Frage 16 : A B C D E Frage 17 : A B C D E Frage 18 : A B C D E Frage 19 : A B C D E Frage 20 : A B C D E Kästchen deutlich ankreuzen, idealerweise mit einem weichen Bleistift (die Auswertung erfolgt automatisch!) Kreuzen Sie die richtigen Antworten an, bitte nur ein Kreuz pro Zeile! Versehentlich falsch angekreuzte Kästchen sorgfältig ausradieren, oder notfalls komplett schwärzen.