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Nachstehend findest Du Beispielaufgaben zur 2. Runde des Auswahlverfahrens zur Internationalen PhysikOlympiade.

Aufgaben Übersicht 1. Runde 2. Runde 3. Runde 4. Runde

Beispielaufgaben zur 2. Runde

Das schwingende Reagenzglas (2. Runde 2001)

Schwingendes Reagenzglas

Schwingendes Reagenzglas

Die Abbildung zeigt ein Reagenzglas (Länge ca. 15,5 cm), das mit einigen (kleinen) Büroklammern gefüllt ist und im Wasser schwimmt. Lenkt man das Reagenzglas in geeigneter Weise aus, dann schwingt es in vertikaler Richtung.

Aufgabe: Variieren Sie die Zahl der Büroklammern und bestimmen Sie - ganz ohne Wägung - anhand der Schwingungsdauern so genau es irgend geht die Masse des Reagenzglases und die Masse einer Büroklammer.
Zeichnen Sie dazu einen geeigneten Graphen und werten Sie diesen aus. Wie groß ist ungefähr der statistische Fehler Ihrer Ergebnisse? Wie haben Sie diesen Fehler bestimmt? Beschreiben Sie Ihren Versuchsaufbau, die Versuchsdurchführung und ihre Messungen so detailliert, daß ein Leser Ihr Experiment genau nachvollziehen kann.

Lösung als pdf-Datei (81 kB)

Ein seltsamer Kreisprozess (2. Runde 1995)

Seltsamer Kreisprozess

Seltsamer Kreisprozess

Wir betrachten den folgenden Kreisprozess mit einem idealen, einatomigen Gas als Arbeitsmittel:

1. lineare Expansion vom Zustand p0 = 32 Pa, V0 = 8 m3, T0 zum Zustand p1 = 1Pa, V1 = 64 m3, T1.

2. adiabatische Kompression zurück zum Ausgangszustand.

Bestimmen Sie den thermischen Wirkungsgrad dieses Kreisprozesses und vergleichen Sie mit dem thermischen Wirkungsgrad eines Carnot-Prozesses mit denselben Maximal- und Minimaltemperaturen.

Lösung als pdf-Datei (52 kB)

Der nicht-zentrale, teilweise elastische Stoß (2. Runde 1995)

Nicht-zentraler Stoß

Nicht-zentraler Stoß

Nehmen Sie zwei gleiche Marmeladenglasdeckel mit glattem, seitlichem Rand. Einer liege auf einem glatten, mit einem DIN A3-Blatt bedeckten Tisch. Der andere stoße so dagegen, dass beide Deckel in unterschiedliche Richtungen davon rutschen und auf dem Blatt Papier bleiben.

Der Stoß ist nur teilweise elastisch. E1 und E2 seien die kinetischen Translationsenergien direkt vor bzw. nach dem Stoß. Die Differenz E1 - E2 hängt vor allem vom Stoßparameter b ab.

a) Bestimmen Sie das Verhältnis k = (E1 - E2)/E2 und zeichnen Sie den Graphen k = f(b) mit 0 < b < 2R (R = Deckelradius).

b) Bestimmen Sie den Wert von k für den zentralen Stoß (b = 0).

Hinweise:
- Die Geschwindigkeitsrichtungen nach dem Stoß lassen sich recht genau ermitteln, wenn man die Mitte der Deckel mit einem kleinen Loch versieht.
- Der Versuch soll so durchgeführt werden, dass die Deckel möglichst wenig rotieren.

Lösung als pdf-Datei (66 kB)

Das Prisma im Laserstrahl (2. Runde 1994)

Durch Brechung kann ein starker Laser merkliche Kräfte auf ein kleines Prisma ausüben. Betrachten Sie ein symmetrisches Glasprisma mit dem Scheitelwinkel α = 120°, der Basislänge 2h = 20 μm, der Breite b = 1 mm, dem Brechungsindex n = 1,5 und der Dichte ρ = 2,5g cm-3. Das Prisma soll von einem horizontal in x-Richtung verlaufenden Laserstrahl getroffen werden, es soll nur in der vertikalen y-Richtung beweglich sein (keine Rotation) und seine Scheitelkante soll in z-Richtung liegen. Seine Flächen sollen so beschichtet sein, dass sie nicht reflektieren. Der Laserstrahl hat eine Intensität, die in z-Richtung über die gesamte Breite des Prismas konstant ist und die in y-Richtung linear abnimmt und zwar so, dass sie für y = 0 einen Maximalwert I0 = 109 Wm-2 hat und dass sie bei y = ± 4h Null wird.

Prisma im Laserstrahl

Prisma im Laserstrahl

Bei welcher Auslenkung y0 schwebt das Prisma im Schwerefeld?

Lösung als pdf-Datei (74 kB)

letzte änderung:
07.08.17