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. Radrennen
      7. Senkrechter Wurf I
      8. Senkrechter Wurf II
      9. 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
      3. Pohlsche Rollen (alternative Formulierung)
      4. Jo-Jo
   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
   4. Pneumatisches Feuerzeug
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 I
      3. Bildkonstruktion II
      4. Lupe
      5. 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. Allgemeine Rechenaufgaben
      1. Puzzleteile
      2. Arbeitszeit eines Studenten
   2. Mathematische Methoden
      1. Differentialrechnung
      2. Integralrechnung
      3. Vektoren
   3. Größen und Einheiten
      1. Einheitenvorsätze
      2. Einheitenumrechnung
2. Mechanik
   1. Kinematik
      1. Von 0 auf 100
      2. Abfahrtslauf
      3. Achterbahn mit Katapultstart I
      4. Freifallturm I
      5. Bremsvorgang eines Zugs
      6. Anhalteweg und Aufprallgeschwindigkeit
      7. Sicherheitsabstand
      8. Grimsehl-Versuch II
      9. Zielwerfen
      10. Der „Kirchenflug“ von Limbach-Oberfrohna
   2. Dynamik
      1. Achterbahn mit Katapultstart II
      2. Dynamik mit Modellbahnwagen
      3. Reibungsarbeit
      4. Bewässerungsfahrzeug
      5. Sommerrodelbahn
      6. Eisenbahn auf Neigungsstrecke
      7. Bedarfshalt
      8. Alpe d’Huez
      9. Achterbahn mit Katapultstart III
      10. Freifallturm II
      11. Ballschleuder
      12. Curlingsteine
      13. Modelleisenbahn I
      14. Modelleisenbahn II
      15. Rangierbahnhof
      16. Güterwaggons
      17. Eisläufer
      18. Stoß zweier Bälle
      19. Ballistisches Pendel I
      20. Ballistisches Pendel II
      21. Achterbahn
   3. Rotation – Kreis- & Drehbewegung
      1. Kurvenfahrt
      2. Wilde Maus
      3. Waschmaschine
   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 I
      6. Modelleisenbahn – Motor II
      7. Oberleitung
      8. 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
      2. Spektroskopie am Wasserstoffatom