Blatt 7

Aufgabe 20: Auftrieb
Wie groß ist das Heliumvolumen V, das benötigt wird, wenn ein Ballon eine Last von
mLast = 180kg heben soll (einschließlich des Gewichtes des leeren Ballons)? Berücksichtigen
kg
kg
Sie die Dichte von Luft, ρ Luft = 1.29 3 , und He, ρ He = 0.18 3 .
m
m
Aufgabe 21: Coulomb-Wechselwirkung
a.) Wie groß sind Coulomb- und Gravitationskraft zwischen zwei Protonen im Kern (Abstand
~ 10 −15 m ; Ruhemasse Proton m P = 1.672 ⋅ 10 −27 kg ) bzw. zwischen einem Proton und einem Elektron in der Hülle (Abstand ~ 10 −10 m ; me = 9.109 ⋅ 10 −31 kg ). Rechnen Sie mit der
Elementarladung e = 1.602 ⋅ 10
−19
C , der Gravitationskonstanten γ = 6.68 ⋅ 10
−11
Nm 2
sokg2
C
.
Vm
b.) Wie groß sind zum Vergleich die Gravitationskräfte zwischen Erde und Mond bzw. Erde
und Sonne (Abstand Erde-Mond ~ 109 m ; Abstand Erde-Sonne ~ 1012 m ; Masse Erde
m E = 6 ⋅ 1024 kg ; Masse Mond m M = 7 ⋅ 10 22 kg ; Masse Sonne mS = 2 ⋅ 10 30 kg ).
wie der elektrischen Feldkonstanten ε 0 = 8.855 ⋅ 10 −12
Aufgabe 22: Elektron im E-Feld
Ein Elektron wird in dem gleichförmigen elektrischen Feld E der Stärke 2.0 ⋅104 N/C zwischen zwei parallelen, geladenen Platten eines Plattenkondensators durch die Kraft F = qE
beschleunigt. Der Abstand d zwischen den Platten beträgt 1.5cm. Das Elektron wird aus der
Ruhelage in der Nähe der negativen Platte beschleunigt und fliegt durch ein kleines Loch in
der positiven Platte (d.h., Abstand Elektron-positive Platte = 1.5cm).
a.) Bestimmen Sie die Beschleunigung des Elektrons zwischen den Platten. Mit welcher Geschwindigkeit verlässt es das Loch?
b.) Die Fläche der Platten des Kondensators beträgt 3× 3 cm. Bestimmen Sie die Kapazität C
des Kondensators, die Spannung U, die angelegt werden muss um das elektrische Feld zu
erzeugen, sowie die Ladung Q, die sich auf dem Kondensator befindet. Berücksichtigen
C
.
Sie die elektrische Feldkonstante ε 0 = 8.855 ⋅ 10−12
Vm