Arbeitsbuch zu Tipler/Mosca Physik

Welche der folgenden physikalischen Größen ist keine Grundgröße im SI-Einheitensystem? a) Masse, b) Länge, c) Energie, d) Zeit; e) alle genannten Größen sind solche Grundgrößen.

Bei allen Aufgaben ist die Fallbeschleunigung g=9,81m/s2. Falls nichts anderes angegeben ist, sind Reibung und Luftwiderstand zu vernachlässigen

Bei allen Aufgaben ist die Fallbeschleunigung g = 9,81 m/s2. Falls nichts anderes angegeben ist, sind Reibung und Luftwiderstand zu vernachlässigen

Auf der Ladefläche eines LKW, der auf einer geradlinigen, horizontalen Straße fährt, liegen verschiedene Gegenstände. Der LKW fährt an, und seine Beschleunigung nimmt allmählich zu.Welche Kraft wirkt auf die Gegenstände und führt dazu, dass sie ebenfalls beschleunigt werden? Erläutern Sie, weshalb einige Gegenstände auf der Ladefläche liegen bleiben können, während andere nach hinten rutschen.

Bei allen Aufgaben ist die Fallbeschleunigung g = 9,81 m/s2. Falls nichts anderes angegeben ist, sind Reibung und Luftwiderstand zu vernachlässigen.

Bei allen Aufgaben ist die Fallbeschleunigung g = 9,81 m/s2. Falls nichts anderes angegeben ist, sind Reibung und Luftwiderstand zu vernachlässigen.

Bei allen Aufgaben ist die Fallbeschleunigung g = 9,81 m/s2. Falls nichts anderes angegeben ist, sind Reibung und Luftwiderstand zu vernachlässigen.

Bei allen Aufgaben ist die Fallbeschleunigung g = 9,81 m/s2. Falls nichts anderes angegeben ist, sind Reibung und Luftwiderstand zu vernachlässigen.

Bei allen Aufgaben ist die Fallbeschleunigung g = 9,81 m/s2. Falls nichts anderes angegeben ist, sind Reibung und Luftwiderstand zu vernachlässigen.

Bei allen Aufgaben ist die Fallbeschleunigung g = 9,81 m/s2. Falls nichts anderes angegeben ist, sind Reibung und Luftwiderstand zu vernachlässigen.

Richtig oder falsch? a) Bei einem harmonischen Oszillator ist diePeriode proportional zumQuadrat der Amplitude. b) Bei einem harmonischen Oszillator hängt die Frequenz nicht von der Amplitude ab. c) Wenn die Gesamtkraft auf ein Teilchen, das sich in einer Dimension bewegen kann, proportional zur Auslenkung aus der Gleichgewichtslage und ihr entgegengesetzt gerichtet ist, liegt eine harmonische Schwingung vor.

Verwenden Sie, wenn nicht anders angegeben, 343 m/s als Wert für die Schallgeschwindigkeit in Luft. Den Wert für die Hörschwelle, der in Aufgaben zum Schallpegel verwendet wird, setzt man nach Konvention mit exakt 1 · 10−12W/m2 an. Dabei geht man von einer beliebigen Anzahl signifikan- ter Stellen aus. Die Anzahl der signifikanten Stellen in den Antworten hängt somit nur von den gegebenen Zahlenwer- ten ab.

Wie können Sie feststellen, ob sich zwei Körper in thermischem Gleichgewicht miteinander befinden, wenn es nicht möglich ist, sie in thermischen Kontakt miteinander zu bringen? (Beispielsweise können Sie ein Stück Natriummetall nicht in Wasser bringen, ohne eine heftige chemische Reaktion auszulösen.)

Um welchen Faktor muss die absolute Temperatur eines Gases erhöht werden, damit sich die quadratisch gemittelte Geschwindigkeit seiner Teilchen verdoppelt?

Gegenstand A hat eine doppelt so große Masse wie Gegenstand B. Wenn beide Gegenstände gleich große Wärmemengen aufnehmen, ergibt sich bei beiden die gleiche Temperaturänderung. Welche Beziehung besteht zwischen ihren spezifischen Wärmekapazitäten? a) c_A = 2 c_B, b) 2 c_A = c_B, c) c_A = c_B, d) keine dieser Beziehungen.

Warum ist es sinnlos, die Kühlschranktür offen zu halten, wenn man bei heißem Wetter die Küche kühlen will? Und warumkühlt im Gegensatz dazu eine Klimaanlage den Raum?

Warum kann man Heizkosten sparen, wenn man im Winter die Raumtemperatur nachts absenkt? Erklären Sie dazu, warum folgende Annahme falsch ist, die viele Menschen vertreten: „Das Wiederaufheizen am Morgen macht die Ersparnis zunichte, die durch das Absenken der Temperatur über Nacht erreicht wurde.“

Sie wollen mit einem einfachen Experiment das Coulomb’sche Gesetz widerlegen: Zunächst gehen Sie mit einem Gummikamm durch Ihre trockenen Haare, dann ziehen sie mit dem Kamm kleine, ungeladene Papierfetzen auf dem Tisch an. Nun behaupten Sie: „Damit elektrostatische Anziehungskräfte zwischen zwei Körpern wirken, müssen dem Coulomb’schen Gesetz zufolge beide Körper geladen sein. Das Papier war aber nicht geladen.

Richtig oder falsch? a) Das elektrische Feld, das von einer homogen geladenen dünnen Hohlkugelschale verursacht wird, ist in allen Punkten innerhalb der Schale null. b) Im elektrostatischen Gleichgewicht muss das elektrische Feld überall im Inneren eines Leiters null sein. c) Wenn die Gesamtladung eines Leiters null ist,muss die Ladungsdichte in jedem Punkt auf der Oberfläche des Leiters null sein.

Ein Proton wird in einem homogenen elektrischen Feld, das nach rechts zeigt, nach links verschoben. Bewegt sich das Proton dabei in Richtung zunehmenden oder abnehmendenPotenzials?Nimmt die elektrischeEnergie des Protons dabei zu oder ab?

Ein Plattenkondensator ist an eine Batterie angeschlossen. Der Raum zwischen den Platten ist leer. Nun wird der Abstand der Kondensatorplatten bei weiterhin angeschlossener Batterie verdreifacht.

Bei der Diskussion der Elektrostatik hatten wir festgestellt, dass in einem Leiter im elektrostatischen Gleichgewicht kein elektrisches Feld existiert. Warum können wir jetzt über elektrische Felder innerhalb des Materials von Leitern sprechen?

DieAchse einer Kathodenstrahlröhre liegt waagerecht in einem Magnetfeld, dessen Vektor senkrecht nach oben zeigt (siehe Abbildung). Auf welcher der gestrichelt eingezeichneten Bahnen bewegen sich die von der Kathode emittierten Elektronen? a) Bahn 1, b) Bahn 2, c) Bahn 3, d) Bahn 4, e) Bahn 5.

Skizzieren Sie die Feldlinien der beiden in der Abbildung dargestellten Dipole. Vergleichen Sie die Erscheinungsbilder der Feldlinien in unmittelbarer Nähe des Mittelpunkts der Dipole.

Zwei Leiterschleifen sind parallel zueinander angeordnet (siehe Abbildung). In der Schleife A fließt, von links gegen die Ebenen der Schleifen gesehen, ein Strom entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn. In welcher Richtung fließt ein Strom in der Schleife B, wenn die Stromstärke in A zunimmt? Stellen Sie fest, ob die Schleifen einander abstoßen oder anziehen; erläutern Sie Ihre Antwort.

Was geschieht mit der maximalen Spannung in einemWechselstromkreis, wenn man die effektive Spannung verdoppelt? a) Sie verdoppelt sich auch. b) Sie halbiert sich. c) Sie nimmt um den Faktor √2 zu. d) Sie ändert sich nicht.

Richtig oder falsch? a) Die Maxwell’schen Gleichungen gelten nur für zeitunabhängige elektrische und magnetische Felder. b) Die Wellengleichung für elektromagnetische Wellen lässt sich aus den Maxwell’schen Gleichungen herleiten. c) Elektromagnetische Wellen sind Transversalwellen. d) Das elektrische und das magnetische Feld einer elektromagnetischen Welle im Vakuum sind in Phase.

Ein Lichtstrahl fällt aus der Luft auf eine Glasoberfläche, und zwar in einem Winkel von 40◦ zum Einfallslot. Der Winkel zwischen dem gebrochenen Strahl und dem Einfallslot beträgt 28◦. Wie groß ist der Winkel zwischen dem einfallenden und dem gebrochenen Strahl? a) 12◦, b) 28◦, c) 40◦, d) 68◦.

Nehmen Sie an, jede der drei Achsen eines kartesischen Koordinatensystems wird in einer anderen Farbe gezeichnet. Dann wird dieses Koordinatensystem fotografiert, außerdem sein von einem ebenen Spiegel erzeugtes Spiegelbild. Kann man den Aufnahmen entnehmen, dass eine von ihnen ein Spiegelbild zeigt, d. h. dass nicht beide Fotos das realeKoordinatensystem – mit unterschiedlichen Betrachtungswinkeln – zeigen?

Welche der nachfolgend genannten Paare von Lichtquellen sind kohärent? a) Zwei Kerzen, b) eine Punktquelle und ihr von einem ebenen Spiegel erzeugtes Spiegelbild, c) zwei von derselben Punktquelle beleuchtete kleine Öffnungen, d) zwei Scheinwerfer eines Autos, e) zwei Bilder einer Punktquelle, die durch Reflexion an der Vorderbzw. an der Rückseite des Flüssigkeitsfilms einer Seifenblase entstehen.

Die Gesamtenergie eines Teilchens der Masse m, das sich mit der Geschwindigkeit v ≪ c bewegt, ist näherungsweise a) $$ mc^{2} + \frac{1}{2}mv^{2} , $$ b) $$ \frac{1}{2}mv^{2} $$, c) cmv, d) mc2, e) $$ \frac{1}{2}cmv $$?

Bei welcher Beobachtung wird die Energiequantisierung der elektromagnetischen Strahlung deutlich? a) Beim Young’schen Doppelspaltversuch, b) bei der Beugung des Lichts an einer engen Öffnung, c) beim photoelektrischen Effekt, d) beim Kathodenstrahlversuch von J. J. Thomson.

Skizzieren Sie für den Zustand n = 4 eines Teilchens in einem Kasten mit endlich hohem Potenzial a) die Wellenfunktion und b) die Wahrscheinlichkeitsdichte.

Steigt oder sinkt imWasserstoffatom bei zunehmender Hauptquantenzahl n der Abstand aufeinanderfolgender Energieniveaus?

Die Atome welcher Elemente haben in den beiden äußersten (energetisch höchsten) Unterschalen dieselbe Elektronenkonfiguration wie Kohlenstoff? Erwarten Sie für diese Elemente dieselbe Art der Hybridisierung wie beim Kohlenstoff?

Ordnen Sie die folgenden Gitter nach steigender Symmetrie: a) triklin, b) kubisch raumzentriert, c) orthorhombisch flächenzentriert, d) hexagonal.

Im klassischen Modell der elektrischen Leitfähigkeit verliert ein Elektron im Durchschnitt bei jedem Stoß Energie, indem es die seit dem vorigen Stoß aufgenommene Driftgeschwindigkeit verliert. Wo tritt diese Energie in Erscheinung?

Stickstoff, Eisen und Zinn haben die stabilen Isotope 14N, 56Fe bzw. 118Sn. Geben Sie je zwei weitere Isotope zu a) Stickstoff, b) Eisen und c) Zinn an.

In welcher Hinsicht ähneln sich Baryonen und Mesonen? Und worin unterscheiden sie sich?

Das folgende Material entspricht dem außerplanmäßigen Kapitel „R“ des Lehrbuchs in der 6. Auflage. Dieses wurde beim Übergang zur deutschen 7. Auflage gestrichen, da ein neues gemeinsames Kapitel zu den Relativitätstheorien geschaffen wurde. Wir geben die Aufgaben und Lösungen hier als zusätzliches Lernmaterial wieder.