Physikklausur vom 05.05.2006 PDF-Datei

PHYSIKKLAUSUR FÜR BIOLOGEN UND BIOTECHNOLOGEN 5.5.06
(Bachelor-Studiengänge)
1. Der Mond Nereide umläuft den Planeten Neptun auf einer elliptischen Bahn extrem hoher
Exzentrizität. Sein Perizentrumsabstand (geringster Abstand vom Neptun) ist 1372000 km,
wo er eine Bahngeschwindigkeit von 2953 m/s hat. Welche Bahngeschwindigkeit hat er im
fernsten Punkt seiner Bahn (Apozentrum), wenn er 9655100 km vom Neptun entfernt ist? (2P)
2. Die gezeichnete Schaltung ist mit einem Kondensator ausgestattet, der im Bereich 100 nF
bis 2 µF stufenlos regelbar ist, und wird an eine Wechselspannung angeschlossen (Uef f = 220
V, ν = 400 Hz. Die Glühlampe hat einen Ohmschen Widerstand von RL = 96 Ω.
a) Machen Sie Vorschläge, wie man den regelbaren Kondensator bauen könnte! Keine Rechnung! (1P)
b) Wie müssen Sie den Kondensator einstellen, damit die Lampe möglichst hell brennt? (2P)
c) Mit welcher elektrischen Leistung brennt sie dann? Wenn Sie b) nicht lösen konnten, nehmen Sie einen beliebigen Wert im obengenannten Bereich an! (2P)
3. Eine kleine Murmel der Masse M = 1, 2 g befindet sich gemäß der Skizze in einer flachen,
parabelförmigen Vertiefung (h = (0, 1/m) ∗ r2 ).
a) Mit welcher Kraft strebt sie an einem beliebigen Ort r zum tiefsten Punkt? (2P)
b) Die Kugel wird an einem Ort r 6= 0 losgelassen. Mit welcher Frequenz rollt sie hin und
her? Gehen Sie bei allen Betrachtungen von kleinen Auslenkungen aus! (2P)
1
4. Entsprechend der Skizze trifft ein monochromatischer Lichtstrahl unter dem Einfallswinkel
α = 45o nahe der oberen 90-Grad-Kante auf ein Glasprisma mit der Brechzahl von n = 1, 55.
Zeichnen Sie den Strahlenverlauf! Um welchen Winkel wird der Lichtstrahl insgesamt abgelenkt, wenn er wieder aus dem Prisma austritt? (3P)
5. Eine Lokomotive fährt durch eine Kurve mit 320 m Radius. Der Schwerpunkt liegt in einer
Höhe h=2,9 m über den Schienen. Mit welcher Höchstgeschwindigkeit kann sie fahren, ohne
zu entgleisen (Spurweite der Gleise b=1,435 m)? (2P)
6. Ausgangskern der natürlichen Uran-Radium-Zerfallsreihe ist 238 U. Es zerfällt durch Alphazerfall, an den sich zwei β − -Zerfälle anschließen.
a) Geben Sie die ersten drei Kerne der Zerfallsreihe an! (1P)
b) Der erste durch Alphazerfall entstandene Kern hat eine Halbwertszeit von T = 24, 1 Tagen. Wie hoch ist die Aktivität einer Probe der Masse m=1 g? (2P)
7. Wie kann man Röntgenstrahlung erzeugen? (1P)
8. Die meisten Bauarten von Kernspaltungsreaktoren enthalten Wasser. Welche(n) Zweck(e)
erfüllt es? (1P)
Naturkonstanten u.ä.:
Gravitationskonstante γ = 6, 67 × 10−11 m3 /(kgs2 ), Masse des Neptun mN = 1, 028 × 1026
1
kg, Avogadrozahl NA = 6, 022 × 1026 kmol
, Erdbeschleunigung am Boden g=9,81 m/s2
Geforderte Rechengenauigkeit:
Drei Stellen im Ergebnis
2