Übungsaufgabenblatt M-II Experimentalphysik I WS 19/20, Übungen von Experimentalphysik

Nur auf Docsity: Lade Übungsaufgabenblatt M-II Experimentalphysik I WS 19/20 und mehr Übungen als PDF für Experimentalphysik herunter! Fakultät für Physik und Geowissenschaften Übungsaufgabenblatt M-II Experimentalphysik I, WS 2019/20 PD Dr. habil. H. von Wenckstern Ausgabe: 22. Oktober 2019 Abgabe: 29. Oktober 2019, 12:00 Uhr Geben Sie neben Ihrem Namen und Matrikelnummer auch Ihre Übungsgruppe auf dem Lösungsblatt an. M5. Die Datei Kugelfallstatistik.txt enthält den in der Vorlesung ermittelten Datensatz mit N = 100 Messungen der Fallgeschwindigkeit v (in m/s) einer Kugel nach freien Fall über eine Strecke L. (a) Erstellen Sie ein Histogramm der Fallzeiten unter Verwendung einer geeigneten Inter- vallbreite mit einer geeigneten Tabellenkalkulationssoftware (bevorzugt Origin oder auch MATLAB, Excel, OpenOffice...). Stellen Sie das Histogramm als Säulendiagramm dar. [2 Punkte] (b) Passen Sie den Datensatz mit einer Normalverteilung für mindestens drei verschiedene Intervallbreiten an und stellen Sie diese mit dem zugehörigen Säulendiagramm dar. Geben Sie jeweils den berechneten Mittelwert und die Standardabweichung sowie den Mittelwert der Fallgeschwindigkeit an. [6 Punkte] M6. Die Geschwindigkeit eines Motorbootes in ruhigem Wasser ist viermal höher als die Strö- mungsgeschwindigkeit eines zu überquerenden Flusses. Im Regelfall benötigt das Boot eine Minute, um den dem Startpunkt gegenüberliegenden Hafen zu erreichen (Fahrt senkrecht zur Strömung). Eines Tages kann aufgrund eines Problems der Motor des Bootes nicht mit voller Leistung betrieben werden und das Boot benötigt vier Minuten für die Überquerung auf glei- chem Weg. Um welchen Faktor war die Geschwindigkeit des Bootes geringer? Nehmen Sie an, das die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers konstant ist. Fertigen Sie eine Skizze des Problems an! [5 Punkte] M7. Ein Wagen fährt auf einen mit Pufferfedern versehenen Prellbock auf. Die momentane Brems- verzögerung a ist der momentanen Stauchung x der Pufferfedern proportional: a = −βx mit β = 2 · 103 s−2. (a) Um welchen Betrag x1 werden die Federn zusammengestaucht, wenn der Wagen mit einer Geschwindigkeit v0 = 16, 2 km/h auf den Prellbock auffährt? [4 Punkte] (b) Wie groß ist die mittlere Verzögerung? [2 Punkte] M8. Eine Rakete der Masse m0 (voller Treibstofftank) bewege sich reibungsfrei und horizontal aus der Ruhe startend. Der Treibstoffverbrauch und die Ausströmgeschwindigkeit ~va seien zeitlich konstant mit der Massenänderungsrate ṁ = −µ. Nachdem der gesamte Treibstoff verbraucht ist, habe die Rakete die Masse m1 und die Endgeschwindigkeit v1, welche gesucht ist. Stellen Sie die dafür zu lösende Differentialgleichung auf und leiten Sie einen Ausdruck für v1 her! [5 Punkte] Gesamt: 24 Punkte