2._Klausur_WS_2012 11.09.2014

2. Übungstest aus Physik für ET 14.12.2012 A
Zuname:
Vorname(n):
Matr.Nr.:
Übungsgruppe:
Jedes abgegebene Blatt muss oben Ihren Namen/Matr.Nr./ Übungsgruppe tragen.
1. Eine Masse m=0,3 kg schwingt ungedämpft an einer Feder. Die Schwingungsdauer
ist T=0.4 s. Die maximale Geschwindigkeit ist vmax=10 m/s.
- Wie groß ist die Amplitude(A0)?
- Wie groß ist die Federkonstante(D)?
- Wir groß ist die in der Schwingung enthaltene Energie?
2. Eine Scheibe soll mittels eines elektrischen Antriebs in Schwingungen versetzt
werden. Die Scheibe hat eine Masse von 0,2 kg. Die Verbindung zwischen Scheibe und
Antrieb hat eine Federkonstante D und eine Reibungskonstante k. Die
Resonanzfrequenz des Systems Scheibe+Verbindung beträgt 150 Hz. Die
-1
Dämpfungskonstante ist = 10 s .
- Welche Leistung muss der Antrieb bei 180 Hz bereitstellen, wenn die Scheibe mit
einer Amplitude von 1,5 cm schwingen soll?
- Welche Phasenverschiebung liegt dann zwischen Antrieb und Scheibe vor?
3. Ein Seil mit Durchmesser 0.8 cm wird mit einer Masse von 300 kg gespannt.
(Erdbeschleunigung: 9,8 m/s²). Die Dichte des Materials ist 1300 kg/m³.
- Mit welcher Geschwindigkeit breitet sich die Auslenkung aus, wenn man auf das Seil
schlägt?
4. Eine Stahlsaite (Dichte = 8900 kg/m³, Durchmesser 1 mm) einer Gitarre ist über eine
Länge von 40 cm eingespannt. Wenn man sie anschlägt erzeugt ihre Grundschwingung
einen Ton von 440 Hz.
- Mit welcher Kraft(F) wurde die Saite gespannt?
5. Ein Delphin schwimmt unter Wasser auf ein Riff zu. Er sendet ein Signal mit der
Frequenz 40 kHz aus und empfängt das Echo vom Riff mit der Frequenz 40,3 kHz.
(Schallgeschwindigkeit im Wasser: 1500m/s).
- Wie schnell schwimmt der Delphin?
Gleichzeitig hört er einen Ton mit der Frequenz 39,95 kHz von einem zweiten Delphin,
der hinter ihm herschwimmt und ebenfalls mit der Frequenz 40 kHz aussendet.
- Wie schnell schwimmt der zweite Delphin?
6. Der Schalldruckpegel, den eine Maschine an einem Arbeitsplatz verursacht, muss um
30 dB reduziert werden. Dazu wird eine Dämmwand zwischen Maschine und
Arbeitsplatz aufgestellt, die maximal 10 cm dick sein darf.
- Welchen Dämmungskoeffizient  muss das Material der Wand mindestens haben,
wenn Sie eine Dicke von 10 cm annehmen?? (Reflexionen an der Wand
vernachlässigen)
2. Übungstest aus Physik für ET 14.12.2012 B
Zuname:
Matr.Nr.:
Vorname(n):
Übungsgruppe:
Jedes abgegebene Blatt muss oben Ihren Namen/Matr.Nr./ Übungsgruppe tragen.
1. Ein Delphin schwimmt unter Wasser auf ein Riff zu. Er sendet ein Signal mit 42 kHz
aus und empfängt das Echo vom Riff mit 42,3 kHz. (Schallgeschwindigkeit im Wasser:
1500m/s).
- Wie schnell schwimmt der Delphin?
Gleichzeitig hört er einen Ton mit der Frequenz 41,95 kHz von einem zweiten Delphin,
der hinter ihm herschwimmt und ebenfalls mit der Frequenz 42 kHz aussendet.
- Wie schnell schwimmt der zweite Delphin?
2. Ein Seil mit Durchmesser 1,2 cm wird mit einer Masse von 300 kg gespannt.
(Erdbeschleunigung: 9,8 m/s²). Die Dichte des Materials ist 1300 kg/m³.
- Mit welcher Geschwindigkeit breitet sich die Auslenkung aus, wenn man auf das Seil
schlägt?
3. Eine Masse m=0,4 kg schwingt ungedämpft an einer Feder. Die Schwingungsdauer
ist T=0.2 s. Die maximale Geschwindigkeit ist vmax=5 m/s.
- Wie groß ist die Amplitude(A0)?
- Wie groß ist die Federkonstante(D)?
- Wir groß ist die in der Schwingung enthaltene Energie?
4. Der Schalldruckpegel, den eine Maschine an einem Arbeitsplatz verursacht, muss um
50 dB reduziert werden. Dazu wird eine Dämmwand zwischen Maschine und
Arbeitsplatz aufgestellt, die maximal 20 cm dick sein darf.
- Welchen Dämmungskoeffizient  muss das Material der Wand mindestens haben,
wenn Sie eine Dicke von 20 cm annehmen? (Reflexionen an der Wand
vernachlässigen)
5. Eine Scheibe soll mittels eines elektrischen Antriebs in Schwingungen versetzt
werden. Die Scheibe hat eine Masse von 0,3 kg. Die Verbindung zwischen Scheibe und
Antrieb hat eine Federkonstante D und eine Reibungskonstante k. Die
Resonanzfrequenz des Systems Scheibe+Verbindung beträgt 150 Hz. Die
-1
Dämpfungskonstante ist = 10 s .
- Welche Leistung muss der Antrieb bei 160 Hz bereitstellen, wenn die Scheibe mit
einer Amplitude von 1 cm schwingen soll?
- Welche Phasenverschiebung liegt dann zwischen Antrieb und Scheibe vor?
6. Eine Stahlsaite (Dichte = 8900 kg/m³, Durchmesser 0,4 mm) einer Gitarre ist über
eine Länge von 100 cm eingespannt. Wenn man sie anschlägt erzeugt ihre
Grundschwingung einen Ton von 440 Hz.
- Mit welcher Kraft(F) wurde die Saite gespannt?
Loesungen:
m
A0  v
v
D 
D
A1/B3 
 2 
2
 D  m  m 
m
2

T 
1
E  2 DA0 2 
A2/B5
0,637 / 0,159[m]
1
2
mv
2
2
74,02 /197,4 [kg / s ]
150 / 6,25 [J ]
k
 k2mk4 / 6[kg/s]
2m
2 2
k A
PR 
575,6 / 303,2[W ]
2
A3/B2
A4/B6
C
F
q 121,1/141,4[m / s]
2
2
F  4L f q 866,1/ 866,1[N ]
 C f e  fs
v
Delphin
A5/B1
C  D1
C  D2
W

f2
f1
f e  fs
 D2
5,604 / 5,33[m / s]
f
Cf
2
(C  D1 ) 3,72 / 3,55[m / s]
1
A6/B4
-1
69,1/ 57,6[m ]