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Lösen von Aufgaben in einer Physikklausur

Die Art und Weise, wie man in einer Physikklausur Aufgaben löst, ist in der Regel eigentlich immer gleich. Trotzdem sind hier einige Grundregeln, die man beim Lösen beachten sollte:

      • Werte immer in ihren Basiseinheiten angeben bzw. umgerechnet
      • Formeln werden in korrekter Schreibweise dargestellt, so werden Divisionen immer als Bruch geschrieben und nicht als Doppelpunkt (” : “) dargestellt
      • Fast jede physiklaische Größe hat eine Einheit, welche man unbedingt angeben sollte
      • Der vollständige Lösungsweg sollte erkennbar sein. Eingesetzte Werte werden aufgeschrieben. Auch durch kurze Überschriften kann man seinem Lösungsweg eine Struktur verleihen und so durch nachträgliche Kontrollen Fehlerquellen leichter entdecken
      • Fachsprachliche Formulierungen und logische Darstellungen in deinen Lösungswegen sind von großer Bedeutung
      • Präge dir ggf. die wichtigsten Formeln eines Kapitels ein, so erkennst du die Zusammenhänge zwischen physiklaischen Größen in der Fragestellung viel schneller

Checkliste

✔ Gegebene Größen angeben
✔ Gesuchte Größen angeben
✔ Formel aufstellen und nach gesuchten Größen umstellen
✔ Werte erst NACH dem Umstellen einsetzen
✔ Ergebnis (inkl. Einheit) deutlich kennzeichnen
✔ Bei großen/kleinen Zahlen Vorsilbe beachtet?
✔ Kontrolle: Alle Aufgabenteile bearbeitet und ist das Ergebnis überhaupt realistisch?

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Ergebnis abschätzen:

Wenn du ein Ergebnis hast, schätze direkt seine Realität ein. Handelt es sich um geringe Abweichungen, werden ggf. sogar Naturgesetze gebrochen?

      • Ist die Größe der Geschwindigkeit realistisch? Nicht größer als Lichtgeschwindigkeit?
      • Auch Wellenlängen von sichtbaren Licht kann man gut überprüfen, sie liegen etwa zwischen 400 nm und 800 nm.
      • Falls du den Fehler zu deinem Ergebnis nicht findest, so solltest du zumindest deinen Kommentar dazu abgeben, dass das Ergebnis unrealistisch ist.

Beispielaufgabe:

Ein Zyklotron besteht aus einem großen Elektromagneten, zwischen den Duanten befindet sich ein Hohlraum, zwischen denen eine Wechselspannung anliegt.

Die magnetische Feldstärke beträgt . Die Spannung beträgt .

a.) Gib die Kraft in allgemeiner Form an, die das Proton auf seiner halbkreisförmigen Bahn hält.

b.) Erläutere wieso das Proton durch die Kraft keine kinetische Energie gewinnt.

c.) Gib den Energiezuwachs des Protons bei einer einzigen vollständigen Umrundung in der Einheit keV an.

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Lösungswege der Aufgaben (Musterlösung):

a.)

Zunächst gilt:

Die wirkende Lorentzkraft wirkt somit als Zentripetalkraft auf das Teilchen und hält dieses somit auf der Kreisbahn.

Die Gleichung für die Lorentzkraft lautet:

Für die vektorielle Schreibweise widerrum gilt:

b.)

Die Lorentzkraft steht stets senkrecht auf der Geschwindigkeit der Protonen. Die Geschwindigkeit wird folglich nur in ihrer Richtung, nicht aber im Betrag geändert. Die kinetische Energie der Protonen nimmt durch den Einfluss der Lorentzkraft nicht zu.

c.)

Das Proton wird während eines Umlaufs zweimal zwische den Duanten beschleunigt. An diesen liegt die Spannung an.

Für den Energiezuwachs pro Umlauf ergibt sich somit:

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Kurzüberblick

➤ Hinweise zum Lösen von Physikaufgaben in der Physikklausur:

      • Werte in Basiseinheiten angeben
      • Formeln korrekt darstellen (Bruch, statt Doppelpunkt)
      • Einheit angeben
      • Vollständigen Lösungsweg protokollieren, ggf. mit kleinen Überschriften
      • Fachsprache
      • Werte NACH dem Umstellen einsetzen

➤ Checkliste

✔ Gegebene Größe angegeben

✔ Gesuchte Größe angegeben

✔ Formel aufstellen und ggf. umstellen

✔Werte NACH Umstellen einsetzen

✔ Ggf. umrechnen mit Vorsilbe (bei kleinen/großen Werten)

✔ Alle Aufgabenteile bearbeitet

✔ Ergebnis als realistisch eingestuft

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