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. Bewegungsdiagramme
      2. Bewegung auf der Luftkissenbahn
      3. Zugfahrt
      4. Parallelfahrt
      5. Radfahrer
      6. Züge
      7. Radrennen
      8. Parkeisenbahn
      9. PKW auf der Landstraße
      10. Senkrechter Wurf I
      11. Senkrechter Wurf II
      12. Grimsehlversuch I
   2. Dynamik der Translation
      1. Erstes Newtonsches Axiom
      2. Zweites Newtonsches Axiom
      3. Bremsweg
      4. Erhaltungssätze
      5. Stabhochsprung
      6. Achterbahn – qualitativ
   3. Rotation
      1. Uhrzeiger
      2. Kurvenfahrt (qualitativ)
      3. Karussell
      4. Pohlsche Rollen
      5. Pohlsche Rollen (alternative Formulierung)
      6. Jo-Jo
   4. Schwingungen
      1. Federpendel (qualitativ)
      2. Kreisfrequenz eines Federpendels
      3. Gedämpfte Schwingung
      4. Gedämpfte Schwingung – Stoßdämpfer
      5. Schwingtür
      6. Gefederte Aufhängung – Resonanz
2. Wärmelehre
   1. Druckgasflasche
   2. Temperaturausgleich
   3. Innere Energie
   4. Luftpumpe
   5. Pneumatisches Feuerzeug
3. Elektrizitätslehre
   1. Elektrostatik
      1. Kräfte zwischen geladenen Körpern
      2. Coulombkraft
      3. Elektrisches Feld
      4. 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. 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
      3. Sonnenuntergang
   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. Zugfahrt – Geschwindigkeitsverlauf
      7. Anhalteweg und Aufprallgeschwindigkeit
      8. Sicherheitsabstand
      9. Grimsehl-Versuch II
      10. Zielwerfen
      11. 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. Schlittenhang
      8. Bedarfshalt
      9. Alpe d’Huez
      10. Achterbahn mit Katapultstart III
      11. Freifallturm II
      12. Ballschleuder
      13. Curlingsteine
      14. Eisstockschießen
      15. Modelleisenbahn I
      16. Modelleisenbahn II
      17. Rangierbahnhof
      18. Güterwaggons
      19. Eisläufer
      20. Stoß zweier Bälle
      21. Ballistisches Pendel I
      22. Ballistisches Pendel II
      23. 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. Gasflasche
   5. Kerzenheizung
   6. Brennwert von Lebensmitteln
   7. Teekanne
   8. Adiabatische Kompression
4. Elektrizitätslehre
   1. Elektrostatik
      1. Elektrostatische Wechselwirkung
   2. Stromkreise
      1. Glühlampen bei Parallel‐ und Reihenschaltung
      2. Lichtbogenlampe
      3. Elektrische Heizmatte
      4. Tauchsieder – mit Muskelkraft betrieben
      5. Lichterbogen
      6. Modelleisenbahn – Motor I
      7. Modelleisenbahn – Motor II
      8. Seilwinde
      9. Oberleitung
      10. Pumpspeicherwerk
5. Optik
   1. Geometrische Optik
      1. Bestimmung der Brechzahl von Wasser
      2. Lichtgeschwindigkeit I
      3. Lichtgeschwindigkeit II
      4. Rettungsschwimmer
      5. Regensensor
      6. Beamer-Objektiv
      7. Landschaftsfotografie
      8. Porträtfotografie
      9. Tierfotografie
      10. 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