Physik compact, Basiswissen 8, Schulbuch

123 Lösungen 88.2 Vor 165000 Jahren. 89.1 Sonnenradius R ≈ 10 9 m; Roter Riese: R r > 100 · R ≈ 10 11 m; vgl. 1 AU ≈ 1,5 · 10 11 m. 90.1 Planeten von der Größe der Erde! 90.2 Thermische Stabilität: Die thermische Bewegung hält der Gravitation das Gleichgewicht. 90.4 Heisenberg´sche Relation 90.5 Normalstern ≈ 10 3 kg · m –3 Roter Riese ≈ 10 –3 kg · m –3 Weißer Zwerg ≈ 10 9 kg · m –3 Neutronenstern ≈ bis 10 17 kg · m –3 92.1 R s = 2 · G · M / c 0 2 ≈ 10 –27 M a) 10 –25 m, b) 10 –22 m, c) 10 –21 m, d) 10 –5 m, e) 10 –3 m, f) 10 3 m, g) 10 3 m, h) 10 3 m, die Ausdehnung dieser Objekte ist größer als der Schwarzschildradius! 92.2 Für den Neutronenstern ist R s : R ≈ 1 : 10. Je größer das Verhältnis R s : R ist, desto deutlicher werden die Effekte der allg. Relativitätstheorie. 93.1 72,2 km · s –1 · Mpc –1 < H 0 < 76,4 km · s –1 · Mpc –1 98.1 Kerne – Starke Wechselwirkung; Atom bis Berg – Elektromagnetische Wechselwirkung; Monde, Pla- neten, Sterne bis Galaxien – Gravitation. 98.2 Wenn die Gravitation über die elektromagn. Wech- selwirkung überwiegt, bilden sich„Kugeln“. 99.1 t ≈ 2 · 10 –26 kg · m –3 ; durchschnittlich 10 Nukleonen pro m 3 99.3 t > 2 · 10 17 kg · m –3 99.4 Schwarze Materie um zB die Galaxienbewegung zu erklären; schwarze Energie als Ursache für die beschleunigte Expansion des Universums 99.5 Die Größe ergibt sich aus demGleichgewicht von an- ziehender Kraft und Unschärfe (Nullpunktsenergie). 99.6 Die Bindungsart hängt davon ab, wie sehr die Bindungspartner Elektronen „anziehen“ („Elekt- ronegativität“ in der Chemie); die Geometrie der Bindungen ergibt sich aus der Form der Orbitale. Lösungen zu Kapitel 24 100.1 In der Sensorik geht es um die Erfassung physi- kalischer und chemischer Zustandsgrößen wie zB Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Helligkeit, Lautstärke, pH-Wert. Die Aktorik (auch Aktuatorik) beschäftigt sich mit sogenannten Wandlern, die elektronische Signale beispielsweise in Bewegung oder Druck umsetzen. 100.2 N ( t ) = N 0 · e m t 100.3 28 a 101.1 60 m/s 101.2 97 m/s und 19 m/s 101.3 1,1 mm/s 101.4 10 –44 N, 10 –14 N 102.1 Die Vergrößerung nimmt zu. 102.3 Die Airy-Scheibe wird kleiner und das Auflösungs- vermögen nimmt zu. 102.4 Die Airy-Scheibe wird kleiner und das Auflösungs- vermögen nimmt zu. 103.1 Lorentzkraft 103.3 3,9 pm; 400 bis 800 nm; höheres Auflösungsver- mögen beim Elektronenmikroskop 103.4 Die Energieabnahme führt zu einer Verringerung der Frequenz, daher auch zu einer Vergrößerung der Wellenlänge und damit auch zu einer Ver- schlechterung des Auflösungsvermögens. 103.5 Rasterelektronenmikroskop 104.2 Auflösung ist beim STM besser als beim AFM. 105.2 0,13 nm 106.1 Wegen des Luftspaltes (Dicke d ) zwischen der Glas- platte und dem gekrümmten Glaskörper treten im Reflexionslicht Laufzeitunterschiede von D t = 2 d / c 0 ein. Beachte, dass bei der Reflexion am festen Ende ein Phasensprung auftritt. 109.1 Kondensatoren 110.1 Variationen aus 2 Elementen n -ter Klasse mit Wie- derholung Lösungen zu „Zusätzliche Übungen und Aufgaben“ 3. 1,25 a 4. 1 + 1/2 · v 2 / c 2 + 3/8 ∙ v 4 / c 4 + …, 6 · 10 −12 7. 4,6% 8. 8,19 · 10 −14 J, 511 keV 11. 2,9 · 10 15 Hz 12. 3,3 · 10 −18 J, 21 eV 13. 5 · 10 −25 Ns 17. 5,4 · 10 −19 J 18. 2,5 · 10 15 Hz 21. Gesamtenergie E = 1,511 MeV, aus der relativisti- schen Energie-Impuls-Beziehung folgt p = 7,6 · 10 −22 Ns, m = 8,7 · 10 −13 m 22. 10 −1 eV, 1 eV, 10 3 eV, 10 7 eV 25. 8,7 · 10 −15 m 26. Bq, Gy, C/kg, Sv 27. x = T 1/2 /ln 2 28. 0,33 g 29. 4,3 · 10 −3 g, 4 · 10 10 Bq 32. 180 m; 1,67 · 10 8 kg; 0,6 Jahre 33. Nicht relativistisch betrachtet müsste das Elektron Überlichtgeschwindigkeit haben. Selbst wenn es entsprechend der SRT knapp unter Lichtgeschwin- digkeit hat, ist die Verweildauer im Atomkern ext- rem kurz. 39. 20 mSv 40. 10 −2 Gy, 10 −2 Sv, 2,6 · 10 −4 C/kg, 3,7 · 10 10 Bq Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv