Schriftliche Abschlussprüfung Physik 1994/95
Aufgabe 1 Schwingungen und Wellen
Vom Lehrer wird Ihnen ein Experiment vorgeführt. Zwei Pendel haben gleiche Länge und gleiche Masse. Ihnen werden durch gleiche Auslenkung einmalig gleiche Energien zugeführt. Der Schwingungsvorgang wird ausgelöst. Nach 10 Schwingungen wird das Experiment abgebrochen.
1.1 Beobachten Sie die Durchführung
des Experiments!
Notieren Sie das Ergebnis Ihrer Beobachtung!
1.2 Begründen Sie das unterschiedliche Verhalten der Pendel!
1.3 Ultraschallwellen
verwendet man z. B., um mit Hilfe des Echolotverfahrens Meerestiefen zu bestimmen. Aus der
Laufzeit der Wellen wird die Entfernung zum Meeresboden berechnet.
Welche Eigenschaft mechanischer Wellen wird hier angewendet?
1.4 Ein am
Schiffsrumpf angebrachter Schallgeber sendet Schallwellen im
Frequenzbereich von 20 kHz bis 600 kHz aus. Sei einer Wassertemperatur von 4 °C
empfängt der Echoempfänger die Schallwelle nach 0,7s.
Berechnen Sie die Meerestiefe!
Lösung
Aufgabe 1 Schwingungen und Wellen
(Bitte beachten
Sie den Hinweis am Ende der Seite)
1.1 Das erste Pendel vollführt nahezu ungedämpfte Schwingungen, während das zweite Pendel sehr schnell abgebremst wird und zur Ruhe kommt.
1.2 Beim ersten Pendel wird die mechanische Energie nur sehr langsam durch auftretende Reibung in thermische Energie umgewandelt. Das zweite Pendel dagegen erfährt eine starke Wechselwirkung mit der Umgebung (Reibung). Deshalb wird die mechanische Energie, die das Pendel besitzt, in kurzer Zeit aufgrund der Reibung in Wärmeenergie umgewandelt und an die Umgebung abgegeben. Somit steht sie dem Pendel für den Schwingungsvorgang nicht mehr zur Verfügung.
1.3 Beim Echolotverfahren wird die Reflexion mechanischer Wellen angewendet.
1.
4 geg.: vs = 1400 m/s
t = 0,7 s (Zeit für
den Hin- und Rückweg)
ges.: s im m
Lösung:
Die Meerestiefe beträgt 490 m.
Die vorliegenden Lösungen sind Musterlösungen von Dirk Hein, Freital, und keine offiziellen Lösungen des Sächsischen Staatsministeriums für Kultus. Der Autor garantiert nicht für die Vollständigkeit und Richtigkeit der vorliegenden Lösungen. Wir freuen uns über jeden Hinweis zur Verbesserung dieser Musterlösungen. Bitte senden Sie uns eine Email, Betreff: Prüfung 1995