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Experiment von BUCHERER (Abitur BY 2021 Ph 11-1 A1)
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze der Versuchsanordnung Mit der abgebildeten evakuierten Anordnung (Abb. 1) wird die Ablenkung von…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze der Versuchsanordnung Mit der abgebildeten evakuierten Anordnung (Abb. 1) wird die Ablenkung von…
Zur AufgabeRelativistische Protonen (Abitur BY 1974 LK A2-2)
a) Untersuche, von welcher Beschleunigungsspannung an man für Protonen den relativistischen Massenzuwachs…
Zur Aufgabea) Untersuche, von welcher Beschleunigungsspannung an man für Protonen den relativistischen Massenzuwachs…
Zur AufgabeEine Fahrt zu Alpha Centauri
CC-BY 4.0 ESO/Digitized Sky Survey 2 Abb. 1 Teleskopaufnahme des Sternensystems \(\alpha\)-Centauri. Das unserer Sonne…
Zur AufgabeCC-BY 4.0 ESO/Digitized Sky Survey 2 Abb. 1 Teleskopaufnahme des Sternensystems \(\alpha\)-Centauri. Das unserer Sonne…
Zur AufgabeZwillingsbruder auf Reisen (Zwillingsparadoxon)
Auf einer Weltraumreise fährt Astronaut Max mit der Geschwindigkeit \(0{,}60\cdot c\) in Bezug zur Erde, wo sein Zwillingsbruder Sepp zurückbleibt.…
Zur AufgabeAuf einer Weltraumreise fährt Astronaut Max mit der Geschwindigkeit \(0{,}60\cdot c\) in Bezug zur Erde, wo sein Zwillingsbruder Sepp zurückbleibt.…
Zur AufgabeLebensdauer von Myonen
Myonen wurden 1936 von Carl D. ANDERSON und Seth NEDDERMEYER bei der Untersuchung von kosmischer Strahlung entdeckt. Myonen entstehen in einer Höhe…
Zur AufgabeMyonen wurden 1936 von Carl D. ANDERSON und Seth NEDDERMEYER bei der Untersuchung von kosmischer Strahlung entdeckt. Myonen entstehen in einer Höhe…
Zur AufgabeEnergie-Impuls-Beziehung
- Klassisch ist die Beziehung zwischen kinetischer Energie und Impuls \({E_{\rm{kin}}} = \frac{{{p^2}}}{{2 \cdot m}}\)
- Relativistisch gilt zwischen Gesamtenergie, Ruheenergie und Impuls die Beziehung \(E = \sqrt{E_0^2 + (c\cdot p)^2}\)
- Klassisch ist die Beziehung zwischen kinetischer Energie und Impuls \({E_{\rm{kin}}} = \frac{{{p^2}}}{{2 \cdot m}}\)
- Relativistisch gilt zwischen Gesamtenergie, Ruheenergie und Impuls die Beziehung \(E = \sqrt{E_0^2 + (c\cdot p)^2}\)
Relativistische Energie
- Die relativistische Gesamtenergie eines Körpers ist \(E(v)=m_{\rm{rel}}\cdot c^2=\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}}\cdot c^2\)
- Die Ruheenergie eines Körpers ist \(E_0=m_0\cdot c^2\)
- Die kinetische Energie ist die Differenz der Gesamtenergie \(E(v)\) und der Ruheenergie \(E_0\), also \(E_{\rm{kin}}=\left( {\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}} - {m_0}} \right) \cdot {c^2}\)
- Die relativistische Gesamtenergie eines Körpers ist \(E(v)=m_{\rm{rel}}\cdot c^2=\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}}\cdot c^2\)
- Die Ruheenergie eines Körpers ist \(E_0=m_0\cdot c^2\)
- Die kinetische Energie ist die Differenz der Gesamtenergie \(E(v)\) und der Ruheenergie \(E_0\), also \(E_{\rm{kin}}=\left( {\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}} - {m_0}} \right) \cdot {c^2}\)
Längenkontraktion
- Für bewegte Beobachter sind Strecken verkürzt.
- Für die Längenkontraktion gilt: \(\Delta x' = \Delta x \cdot \sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}\)
- Die Längenkontraktion findet nur in Bewegungsrichtung statt.
- Für bewegte Beobachter sind Strecken verkürzt.
- Für die Längenkontraktion gilt: \(\Delta x' = \Delta x \cdot \sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}\)
- Die Längenkontraktion findet nur in Bewegungsrichtung statt.
Zeitdilatation
- Zeitdilatation: Eine relativ zu einem Beobachter bewegte Uhr geht aus der Sicht des Beobachters langsamer als ein Satz synchronisierter Uhren im "Beobachter-System".
- Vereinfacht: Bewegte Uhren gehen langsamer.
- Der Zusammenhang zwischen Zeit \(\Delta t\) im ruhenden und \(\Delta t'\) im bewegten System ist \(\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c})^2}}\)
- Zeitdilatation: Eine relativ zu einem Beobachter bewegte Uhr geht aus der Sicht des Beobachters langsamer als ein Satz synchronisierter Uhren im "Beobachter-System".
- Vereinfacht: Bewegte Uhren gehen langsamer.
- Der Zusammenhang zwischen Zeit \(\Delta t\) im ruhenden und \(\Delta t'\) im bewegten System ist \(\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c})^2}}\)
Gleichzeitigkeit
- In einem Inertialsystem finden zwei Ereignisse an zwei verschiedenen Orten gleichzeitig statt, wenn sie von einem Lichtblitz ausgelöst werden können, der genau aus der Mitte zwischen ihren Orten ausgeht.
- Finden zwei Ereignisse in einem Inertialsystem gleichzeitig statt, so finden sie in einem zweiten, gegenüber dem ersten Inertialsystem bewegten Inertialsystem zu verschiedenen Zeiten statt.
- Auch Gleichzeitigkeit ist relativ.
- In einem Inertialsystem finden zwei Ereignisse an zwei verschiedenen Orten gleichzeitig statt, wenn sie von einem Lichtblitz ausgelöst werden können, der genau aus der Mitte zwischen ihren Orten ausgeht.
- Finden zwei Ereignisse in einem Inertialsystem gleichzeitig statt, so finden sie in einem zweiten, gegenüber dem ersten Inertialsystem bewegten Inertialsystem zu verschiedenen Zeiten statt.
- Auch Gleichzeitigkeit ist relativ.
Relativistische Masse und Impuls
- Auch die Masse eines Teilchens und sein Impuls unterliegen relativistischen Effekten.
- Die relativistische Masse nimmt mit der Geschwindigkeit \(v\) eines Teilchens stark zu, es gilt: \(m_{\rm{rel}}=\frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}}\)
- Für den relativistischen Impuls gilt \(p = m_{\rm{rel}}\cdot v \Rightarrow p = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}} \cdot v\)
- Auch die Masse eines Teilchens und sein Impuls unterliegen relativistischen Effekten.
- Die relativistische Masse nimmt mit der Geschwindigkeit \(v\) eines Teilchens stark zu, es gilt: \(m_{\rm{rel}}=\frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}}\)
- Für den relativistischen Impuls gilt \(p = m_{\rm{rel}}\cdot v \Rightarrow p = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}} \cdot v\)
Geschwindigkeitsaddition
- Ist \(u\) die Geschwindigkeit eines Körpers im System S und \(v\) die Geschwindigkeit des Systems S' in Bezug auf S und \(u'\) die Geschwindigkeit des Körpers im System S', dann gilt der Zusammenhang \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).
- Ist \(u\) die Geschwindigkeit eines Körpers im System S und \(v\) die Geschwindigkeit des Systems S' in Bezug auf S und \(u'\) die Geschwindigkeit des Körpers im System S', dann gilt der Zusammenhang \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).
Spannungsüberwachung eines Solarmoduls
Ein Solarmodul liefere Spannungen \(U_0\) im Bereich zwischen \(15\,\rm{V}\) und \(16\,\rm{V}\). Um sicher zu gehen, dass \(U_0\) tatsächlich in…
Zur AufgabeEin Solarmodul liefere Spannungen \(U_0\) im Bereich zwischen \(15\,\rm{V}\) und \(16\,\rm{V}\). Um sicher zu gehen, dass \(U_0\) tatsächlich in…
Zur AufgabeTransistorkennlinien
Joachim Herz Stiftung Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Ausgangskennlinienfeld eines Transistors Entnimm dem Ausgangskennlinienfeld in…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Ausgangskennlinienfeld eines Transistors Entnimm dem Ausgangskennlinienfeld in…
Zur AufgabeDer Transistor-Effekt
- Wenn beim npn-Transistor die Basis genügend positiv gegenüber dem Emitter ist, kann ein Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke fließen (Transistor-Effekt).
- Mithilfe eines kleinen Basisstroms kann ein großer Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor gesteuert werden.
- Wenn beim npn-Transistor die Basis genügend positiv gegenüber dem Emitter ist, kann ein Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke fließen (Transistor-Effekt).
- Mithilfe eines kleinen Basisstroms kann ein großer Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor gesteuert werden.
Dotierte Halbleiter
- Man unterscheidet zwischen n-dotierten und p-dotierten Halbleitern (kurz n- bzw. p-Halbleiter).
- Bei n-Halbleitern entstehen frei bewegliche Elektronen auf einem Untergrund positiver, ortsfester Atomrümpfe.
- Bei p-Halbleitern entstehen frei bewegliche "Löcher" auf einem Untergrund negativer, ortsfester Atomrümpfe.
- Man unterscheidet zwischen n-dotierten und p-dotierten Halbleitern (kurz n- bzw. p-Halbleiter).
- Bei n-Halbleitern entstehen frei bewegliche Elektronen auf einem Untergrund positiver, ortsfester Atomrümpfe.
- Bei p-Halbleitern entstehen frei bewegliche "Löcher" auf einem Untergrund negativer, ortsfester Atomrümpfe.
Wärmetauscher
Hinweis: Diese Aufgabe wurde im Rahmen des bundesweiten Wettbewerbs Physik gestellt. Wenn Du dich mit den neuen Aufgaben des Wettbewerbs…
Zur AufgabeHinweis: Diese Aufgabe wurde im Rahmen des bundesweiten Wettbewerbs Physik gestellt. Wenn Du dich mit den neuen Aufgaben des Wettbewerbs…
Zur AufgabeGeschickte Versuchsanordnung
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe Erläutere, welchen Zweck die skizzierte Versuchsanordnung erfüllt.
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe Erläutere, welchen Zweck die skizzierte Versuchsanordnung erfüllt.
Zur AufgabeBenzintank in der Sonne
Erläutere, warum man ein voll getanktes Auto nicht in die Sonne stellen darf, wohl aber ein halb voll getanktes.
Zur AufgabeErläutere, warum man ein voll getanktes Auto nicht in die Sonne stellen darf, wohl aber ein halb voll getanktes.
Zur AufgabeAblesegenauigkeit von Thermometern
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Thermometer Erläutere, durch welche Maßnahmen man die Ablesegenauigkeit eines Flüssigkeitsthermometers…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Thermometer Erläutere, durch welche Maßnahmen man die Ablesegenauigkeit eines Flüssigkeitsthermometers…
Zur AufgabeBügeleisen
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Bügeleisen Bei dem nebenstehend skizzierten Bügeleisen ist zur Temperaturregelung ein Bimetallschalter…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Bügeleisen Bei dem nebenstehend skizzierten Bügeleisen ist zur Temperaturregelung ein Bimetallschalter…
Zur AufgabeVerbogene Stange
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe Erläutere, in welche Richtung sich die Stange bei einseitiger Sonnenbestrahlung biegt.
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe Erläutere, in welche Richtung sich die Stange bei einseitiger Sonnenbestrahlung biegt.
Zur AufgabeQuecksilberschaukel
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In einer geschlossenen Glasröhre befindet sich an den Enden jeweils gleichviel…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In einer geschlossenen Glasröhre befindet sich an den Enden jeweils gleichviel…
Zur AufgabeMaximum-Minimum-Thermometer
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Thermometer Beschreibe den Aufbau und die Funktionsweise eines sogenannten…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Thermometer Beschreibe den Aufbau und die Funktionsweise eines sogenannten…
Zur AufgabeKlecksender Füller
Erläutere, warum Füller am ehesten klecksen, wenn die Patrone fast leer ist.
Zur AufgabeErläutere, warum Füller am ehesten klecksen, wenn die Patrone fast leer ist.
Zur AufgabeSchwebender Körper
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Aufbau zum Versuch mit dem schwebenden Körper In einem Becher befindet sich zu Beginn gut durchmischtes…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Aufbau zum Versuch mit dem schwebenden Körper In einem Becher befindet sich zu Beginn gut durchmischtes…
Zur AufgabeUnpassende Kugel
Die Kugel passt bei Zimmertemperatur gerade nicht durch den Ring. Erläutere, was man tun kann, damit sie durchpasst. …
Zur AufgabeDie Kugel passt bei Zimmertemperatur gerade nicht durch den Ring. Erläutere, was man tun kann, damit sie durchpasst. …
Zur AufgabeGeeignete Thermometerflüssigkeit
a) Entscheide und begründe, welches Diagramm zu welcher Flüssigkeit gehört. …
Zur Aufgabea) Entscheide und begründe, welches Diagramm zu welcher Flüssigkeit gehört. …
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