Aufgabensammlung Experimentalphysik

Auf diesen Seiten befinden sich Aufgaben zur Experimentalphysik, die der Autor im Laufe seiner Tätigkeit als Lehrkraft für die Technische Universität Chemnitz erstellt hat. Sie sind größtenteils entstanden vor dem Hintergrund einer experimentalphysikalischen Grundlagenvorlesung. Dementsprechend liegt der Schwerpunkt dieser Sammlung auf den Teilgebieten und Methoden der klassischen Physik.

Die Aufgaben sind unterteilt in solche, die das qualitative Verständnis eines Sachverhalts abfragen, und solche, die eine quantitative Berechnung einer gesuchten Größe erfordern.

Verständnisfragen

1. Mechanik
   1. Kinematik der Translation
      1. Bewegung auf der Luftkissenbahn
      2. Zugfahrt
      3. Parallelfahrt
      4. Radfahrer
      5. Züge
      6. Senkrechter Wurf I
      7. Senkrechter Wurf II
      8. Grimsehlversuch I
   2. Dynamik der Translation
      1. Erstes Newtonsches Axiom
      2. Zweites Newtonsches Axiom
      3. Bremsweg
      4. Erhaltungssätze
      5. Stabhochsprung
   3. Rotation
      1. Karussell
      2. Pohlsche Rollen
         
   4. Schwingungen
      1. Kreisfrequenz eines Federpendels
      2. Gedämpfte Schwingung
      3. Gedämpfte Schwingung – Stoßdämpfer
      4. Gefederte Aufhängung – Resonanz
2. Wärmelehre
   1. Temperaturausgleich
   2. Innere Energie
   3. Luftpumpe
3. Elektrizitätslehre
   1. Elektrostatik
      1. Kräfte zwischen geladenen Körpern
      2. Elektrisches Feld
      3. Elektrostatische Aufladungen
   2. Stromkreise
      1. Glühlampen
      2. Stromkreise mit Glühlämpchen
      3. Sitzheizung
      4. Stromerzeugung
      5. Wasserkraftwerk
4. Optik
   1. Geometrische Optik
      1. Lichtbrechung
      2. Bildkonstruktion
      3. Lupe
      4. Beamer-Objektiv
   2. Wellenoptik
      1. Fresnel’scher Doppelspiegelversuch
      2. Interferenz am Einzelspalt (qualitativ)
      3. Beugungsmuster
5. Moderne Physik
   1. Welle-Teilchen Dualismus
      1. Hallwachs-Versuch
      2. Äußerer Photoeffekt (qualitativ)
      3. Photon
      4. Doppelspaltexperimente
   2. Atomphysik
      1. Wasserstoffatom
      2. Franck-Hertz-Versuch

Rechenaufgaben

1. Zahlen, Größen, …
   1. Puzzleteile
   2. Arbeitszeit eines Studenten
2. Mechanik
   1. Kinematik
      1. Von 0 auf 100
      2. Achterbahn mit Katapultstart I
      3. Freifallturm I
      4. Bremsvorgang eines Zugs
      5. Anhalteweg und Aufprallgeschwindigkeit
      6. Sicherheitsabstand
      7. Grimsehl-Versuch II
      8. Zielwerfen
      9. Der „Kirchenflug“ von Limbach-Oberfrohna
   2. Dynamik
      1. Achterbahn mit Katapultstart II
      2. Dynamik mit Modellbahnwagen
      3. Reibungsarbeit
      4. Bewässerungsfahrzeug
      5. Eisenbahn auf Neigungsstrecke
      6. Bedarfshalt
      7. Alpe d’Huez
      8. Achterbahn mit Katapultstart III
      9. Freifallturm II
      10. Ballschleuder
      11. Curlingsteine
      12. Modelleisenbahn I
      13. Modelleisenbahn II
      14. Rangierbahnhof
      15. Eisläufer
      16. Stoß zweier Bälle
      17. Ballistisches Pendel
      18. Achterbahn
   3. Rotation – Kreis- & Drehbewegung
      1. Kurvenfahrt
   4. Schwingungen
      1. Federkonstante
      2. Gefederte Aufhängung
3. Wärmelehre
   1. Kühlschrank
   2. Solar-Luftschiff
   3. Weinflasche
   4. Kerzenheizung
   5. Brennwert von Lebensmitteln
   6. Teekanne
   7. Adiabatische Kompression
4. Elektrizitätslehre
   1. Elektrostatik
      1. Elektrostatische Wechselwirkung
   2. Stromkreise
      1. Glühlampen bei Parallel‐ und Reihenschaltung
      2. Elektrische Heizmatte
      3. Tauchsieder – mit Muskelkraft betrieben
      4. Lichterbogen
      5. Modelleisenbahn – Motor
      6. Straßenbahn
      7. Pumpspeicherwerk
5. Optik
   1. Geometrische Optik
      1. Bestimmung der Brechzahl von Wasser
      2. Lichtgeschwindigkeit
      3. Rettungsschwimmer
      4. Regensensor
      5. Beamer-Objektiv
      6. Landschaftsfotografie
      7. Porträtfotografie
      8. Foto-Objektiv
   2. Wellenoptik
      1. Interferenz am Einzelspalt
6. Moderne Physik
   1. Welle-Teilchen-Dualismus
      1. Äußerer Photoeffekt
      2. Energiebilanz des Photoeffekts
   2. Atomphysik
      1. Balmerserie des Wasserstoffs