Physik Aufgabenblatt 5

CI VORKURS
STUDIENJAHR 2016/17
PHYSIK HAUSAUFGABEN 5.
SCHWINGUNGEN
1. Eine harmonische Schwingung wird mit der Funktion y  0,2 m  sin 3,14 1  t  beschrieben. Die Masse des schwingenden

s

Körpers beträgt 4 kg. Geben Sie
a) Amplitude
b) Kreisfrequenz
c) Frequenz
d) Periodenzeit
e) maximale Geschwindigkeit
f) maximale Beschleunigung
g) Kraft bei den Umkehrpunkten
h) und Gesamtenergie an.
2. Ein Körper der Masse 0,8 kg wird an eine Feder (D = 500 N/m) gekoppelt. Man schiebt den Körper um 2 cm nach rechts und
lässt ihn dann los. Der Körper führt harmonische Schwingung durch, die Reibung ist vernachlässigbar. (Man fängt die
Zeitmessung an, wenn die Feder die Ruhelänge zum ersten Mal erreicht.) Berechnen Sie
a) die Eigenfrequenz des Systems:
b) die Periodenzeit
c) die Auslenkung-Zeit-Funktion
d) die Auslenkung zum Zeitpunkt t = 0,2 s
e) die Geschwindigkeit-Zeit-Funktion
f) die maximale Geschwindigkeit
g) die Geschwindigkeit zum Zeitpunkt t = 0,2 s
h) die kinetische Energie bei Ruhelage
i) die elastische Energie bei den Umkehrpunkten
j) die Gesamtenergie des Systems.
3. Die Masse eines Federpendels wird um 50% erhöht. Um wie viel % erhöht (oder erniedrigt) sich seine Frequenz?
4. Die Länge eines Fadenpendels wird um 20% verkürzt. Um wie viel % erhöht (oder erniedrigt) sich seine Frequenz?
5. Zwei Fadenpendel von unterschiedlichen Längen werden gleichzeitig aus Ruhezustand gestartet. Während das längere Pendel
eine Schwingungsperiode durchführt, legt das kürzere gerade anderthalb Schwingungen zurück. Um wie viel % ist das
langsamere Pendel länger?
WELLEN
6. Die Diagramme stellen die Ausbreitung einer mechanischen Welle dar. Ermitteln Sie aus den Diagrammen
a) die Periodenzeit
b) die Frequenz
c) die Wellenlänge
d) die Ausbreitungsgeschwindigkeit und
e) die Amplitude.
7. Schallwellen der Frequenz von 500 Hz dringen aus Luft ins Wasser ein. Berechnen Sie
a) die Wellenlänge der Schallwellen in der Luft
b) die Frequenz der Schallwellen im Wasser
c) die Wellenlänge der Schallwellen im Wasser.
8. Wasserwellen bewegen sich in tiefem Wasser mit der Geschwindigkeit v1 = 34 cm/s. Sie treffen unter dem Winkel  = 60° auf
die Grenzlinie zu einem flacheren Teil, wo sie sich mit v2 = 24 cm/s bewegen.
a) Berechnen Sie den Brechungswinkel.
b) Die Wellenlänge im tieferen Teil beträgt 1,7 cm. Wie groß ist die Wellenlänge im flacheren Teil und welche Frequenz hatte
die Welle?
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STUDIENJAHR 2016/17
PHYSIK HAUSAUFGABEN 5.
LÖSUNGEN:
1.
a) 0,2 m
b) 3,14 1/s
c) 0,5 Hz
d) 2 s
e) 0,628 m/s
f) 1,97 m/s2
g) 7,89 N
h) 0,789 J
2.
a) 3,98 Hz
b) 0,251 s
c) y  2 cm  sin 25 1  t 
s 

d) –1,92 cm
e) v  50 cm/s  cos 25 1  t 

s 
f) 50 cm/s
g) 14,3 cm/s
h) 0,1 J
i) 0,1 J
j) 0,1 J
3.
um 18,4% erniedrigt
4.
um 12% erhöht
5.
um 125%
6.
a) 2 ms
b) 500 Hz
c) 0,4 m
d) 200 m/s
e) 3 cm
7.
a) 66 cm
b) 500 Hz
c) 3 m
8.
a) 37,7°
b) 1,2 cm; die Frequenz ist überall gleich 20 Hz
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