Physikaufgaben Thread

Daran kannst du sehen, wie kollegial DotaSource ist. Ich habe auch oft für andere Hausaufgaben gemacht, solange ich selber dabei was gelernt habe und es mir auch Spaß gemacht hat, war es mir jedoch latte. Manche Menschen müssen auch Dinge erklärt bekommen, damit sie diese selbst anwenden können. Kenne da viele Leute, die bei mir im Studium Probleme damit haben.

@og3r Falls du mal Zeit hast und nichts zu tun hast, kannste ruhig ne Textwall schicken ("Frag mal deinen Lehrer, notfalls schick ich dir eine Textwall."

Ach und zur Klausur: Sie war "leichter" als erwartet Nur bei der letzten Aufgabe hab ich wohl nicht alles.

Es war ein Versuch : Man hatte ein Aluminiumring, welches aufgehängt wurde. Man hält anschließend ein Stabmagneten an die Öffnung des Ringes und zieht diesen dann ruckartig heraus. Der Aluminiumring bewegt sich dann (in Ziehrichtung).

Man sollte dies dann erklären ... Ich hab mir iwas mit sich veränderndes Magnetfeld --> induzierte Spannung --> Stromkreis --> Magnetfeld --> 2 "Magnete" die sich anziehen gedacht ?

Jo durch in dem Ring baut sich ein Magnetfeld auf. Durch die Energieerhaltung wird in dem Ring eine Spannung induziert, die ein Magnetfeld erzeugt, welches den Aufbau/Abbau des ersten Magnetfeldes hemmt. Also beim Aufbau entgegengesetzt gepolt und beim Abbau in die selbe Richtung.

Ich hab ein Problem mit der folgenden Aufgabe, vielleicht kann mir ja jemand weiterhelfen:

"Reflektoren erhöhen die Sichtbarkeit im Straßenverkehr, indem sie einfallendes Licht zu einem großen Teil zurück zu der Quelle reflektieren.
Eine zum Beispiel bei Leitpfosten eingesetzte Möglichkeit zur Realisierung von Reflektoren besteht darin, viele kleine transparente Kügelchen zu verwenden,
bei denen jeweils eine Halbkugeloberfläche verspiegelt ist.
Bestimme, wie groß der Brechungsindex des Kugelmaterials sein muss, damit ein großer Teil des von einer weit entfernten Quelle in die Kugell einfallenden Lichtes zurück in die Einfallsrichtung reflektiert wird.
Du kannst dich dabei auf die Betrachtung von Strahlen beschränken, die nah am Kugelmittelpunkt vorbeilaufen."

Es gibt dazu keinerlei weitere Angaben (auch keine Zeichnung).
Für diejenigen die es interessiert, es ist eine extra Aufgabe aus meinem Physik LK mit der man seine Note nochmal verbessern könnte. Komme aber nicht weiter, bzw hab nichtmal nen Ansatz.
help?

Das hört sich nach Lüneburg-Linsen an, da ich aber grad nich so die Motivation hab mich da reinzudenken, hier der Wiki-Artikel de.wikipedia.org/wiki/L%C3%BCneburg-Linse

Werd ich mir mal angucken, halte ich aber eher für unwahrscheinlich @ Mokke.
Davon habe ich noch nichts gehört, das hatten wir im Unterricht noch gar nicht.
Diese Aufgabe wäre in der Nachschreibklausur dran gekommen, von daher glaube ich nicht, dass es etwas ganz neues ist.

Trotzdem danke

Ich glaub auch dass die Lüneburg Linse gemeint ist. Soll das einfallende Strahlenbündel wieder genau in die Richtung zurückgeworfen werden aus der dieses Bündel kommt dann muss der Strahl bei der Reflektion an der Rückseite in einem Punkt gebündelt werden. Dies erreicht man nur wenn der Brechungsindex in der Kugel vom Ort abhängig ist und von der Mitte nach außen abnimmt. Also n(r) wobei n(0) maximal ist.

Ich würde Versuchen einen Gradienten zu berechnen für den parallel einfallende Strahlen sich in einem Punkt schneiden. In Kugelkoordinaten dürfte es am einfachsten sein. Das Fermatsche Prinzip wird sicher auch hilfreich sein.

Steht ja nix über die Kugelgröße, kannst du nicht einfach annehmen, dass die Kugelgröße doppelt so groß ist wie der Abstand zur Kugelrückseite (also Quelle im Kugelmittelpunkt), dann ist die Aufgabe für beliebigen Brechungswinkel gelöst.

MfG, ein Mathestudent

Der Mathestudent sollte sich die Aufgabenstellung nochmal durchlesen. Wenn die Kugel "von einer weit entfernten Quelle" bestrahlt wird dann kann die Quelle nicht in der Kugel sein da ja ein Abstand zwischen beiden vorgegeben wurde.

MfG, ein Physikstudent

Der Physikstudent hat recht.

Hab mir die Lüneburg-Linse und das Fermatsche Prinzip mal durchgelesen, muss aber leider zugeben, dass ich bezüglich der Aufgabe kein Stück weiter bin.
Wie gesagt hab ich von den zwei Sachen bisher noch nix gehört und weiss nicht wie ich sie anwenden soll :/

Die Formeln helfen auch nicht wirklich, da ich ja keine Werte habe.
Oder soll die Antwort nun sein, dass n überall verschiedend ist (da Lüneburg-Linse) ?
Erscheint mir etwas kurz und knapp für eine Aufgabe, die 11 Punkte gegeben hätte.

Du brauchst keine Werte um die Linse allgemein durchzurechnen. Für ne Schulaufgabe scheint sie mir auch etwas schwierig, da, so wie ich es jetzt machen würde, dies eine Minimierung eines Linienintegrals über ein Vektorfeld (mit dem Gradienten des Brechungsindex) ist. Bei dem als einzige Bedingung die parallel eintretenden Strahlen sich in einem Punkt treffen müssen.
Um damit die eine Funktion für die Brechzahl herzuleiten die vom Radius der Kugel abhängt ist nicht einfach und erfordert etwas mathematisches Rüstzeug.

Wenn du aber noch gar nix vom Fermatschen Prinzip gehört hast bezweifel ich aber dass die Aufgabe so gemeint ist. Aber eine Kugel kann nur mit einer Brechzahl die variiert als Reflektor dienen, also muss n vom Ort abhängen.
Vllt gibts da ja eine einfache Überlegung um das Problem zu lösen ohne dass es so fundamental hergeleitet werden muss. Mit der kann ich dir aber leider nicht dienen...

Kann man nicht für achsennahe parallele Strahlen (was ja mehr oder weniger ein "großer Teil" wäre) das mit der normalen Brechungsformel lösen?
Alle Bezeichu´nungen im angefügten Bild. Also ich hab r*sin(alpha)=h=b*sin(beta) und der Brechungssatz ist n1*sin(alpha)=n2*sin(beta).
Damit b=r*(sin(alpha)/sin(beta)) n1=1 wegen Luft, also n2=sin(alpha)/sin(beta). Weiter also b=r*n2. Ich weiß jetzt allerdings nicht wie sich die Annahme, dass b zwei mal Radius ist auf die Genaugkeit auswirkt. Kann sein, dass dann wirklich nurnoch für SEHR kleine Abweichungen von der Achse das ganze stimmt. Damit wäre aber n2=2.
Was ich da rumgemurkst hab sollte ca. auf Schulniveau machbar sein. Hab leider schon seit einigen Jahren nix mehr mit Physik am Hut und ich hoffe meine Näherung ist nicht so mega daneben.

Die Näherung ist auf jedenfall gut und entspricht glaub Schwierigkeitsgrad. Ich hab mal wieder viel zu kompliziert gedacht und ein Mathematiker erzählt mir was von Näherungen

Kleine Korrektur zur Vollständigkeit (was aber am Ergebnis nichts ändert):

Der Winkel rechts unten ist nicht beta sondern alpha - beta.
da aber sin(alpha-beta)=sin(alpha)cos(beta)-cos(alpha)sin(beta)
und cos von nem sehr kleinen winkel ca 1 ist ergibt sich:
sin(alpha-beta)=sin(alpha)-sin(beta)

Nun wieder in deine Formeln eingefügt:
r*sin(alpha)=b*(sin(alpha)-sin(beta))
Und mit dem Snelliuschen Brechungsgesetz:
n1*sin(alpha)=n2*sin(beta)

Ergibt sich: b=r*(n2/(n2-n1))
n1=1 und b = 2*r
n2=2

danke!
Das ist wohl das gesuchte Ergebnis.

Der Strahl geht dann "linksunten" an der Kugel parrallel zur Einfallsrichtung wieder raus, richtig ?

Da es sich um ein gleichschenkliges Dreieck handelt (jeweils Länge r), sollte ja alpha-beta=beta sein ;-)

Jap, aber nur weils hinten verspiegelt ist.

Und mit dem gleichschenkligen dreieck hast du recht, ist mir nicht aufgefallen, somit ist beides richtig

b)
Ein Proton habe eine Gesamtenergie von 3,0GeV. Berechnen Sie den Anteil seiner kinetischen Energie, seine Geschwindigkeit und das Verhältnis seiner Masse zur Ruhemasse.


E = E_kin + E_0 <=> E_kin = E - E_0 = E - m_0 * c²
Soweit alles np.

E_kin = 1/2 m_0 v² <=> v = sqrt( 2 E_kin / m_0 ) mit E_kin = E - m_0 * c² von oben.

Krieg ich doppelte Lichtgeschwindigkeit.

m = m_0 / sqrt(1 - (v/c)²) mit v = sqrt( 2 E_kin / m_0 ) mit E_kin = E - m_0 * c² von oben.

Geht sich dann obv nicht aus.


WAS DA LOS MEINE FREUNDE?

EDIT: FORMELSAMMLUNG JUKED MICH ÜBERTRIEBENST STEHT DA DOCH ORIGINAL E_KIN = 1/2 m0 v²

E^2 -p^2 * c^2 = m^2 * c^4

für p setzt du p=m*v/sqrt(1-v^2/c^2) ein und stellst nach v um.
v -> Ekin

Ein auto (m=1000kg, P=27kw) fährt mit konst. v0=30m/s.

Nach welcher zeit hat sich die geschwindigkeit auf v1=20m/s verringert, wenn der motor plötzlich ausgekuppelt wird und alle reibungskräfte proportional v^2 sind?


Help pls, komm grade einfach nicht drauf...