Physik für die Kuh

Ach, was lieben wir doch alle die Physik, nicht wahr!? Damit hier auch mal ein bisschen nachgedacht wird, gibt es heute ein paar Aufgaben für die physikalischen Genies unter uns. (Und wenn du die Aufgabenstellungen verstehst, hattest du bestimmt gute Noten!) Leider habe ich die Lösungen der Aufgaben nicht, aber vielleicht schickt mir der eine oder andere eine oder andere?

Aufgaben zur praktische Physik

Konstante: m(Kuh) = 400 kg

Mechanik:
Eine Kuh galoppiert beschleunigt (a = 3m/s2) auf eine andere, stehende aus bestimmter
Entfernung zu (v0 = 0m/s). Bei dem auftretenden unelastischen Stoß werden 90% der
kinetischen Energie in Verformungsarbeit umgesetzt. Berechnen Sie die
Verformungsarbeit in Abhängigkeit vom Anlaufweg s und stellen Sie den Zusammenhang
graphisch dar.

Elektrizitätslehre:
1. Die Kuh beißt in den elektrisch geladenen Weidezaun (U=40V). Ein Strommessgerät
registriert durch die Kuh einen Strom von 0.5 mA. Wie hoch ist der Ohmsche Widerstand
des Tieres?

2. Dieselbe Kuh wird nun mit einer Spule (L= 0.5H) in Reihe geschaltet und an eine
Wechselspannung von 50Hz gelegt. Berechnen Sie den Scheinwiderstand Z dieses
RL-Gliedes und die Phasenverschiebung j zwischen Strom und Spannung, wobei der
Widerstand der Spule vernachlässigbar ist.

Quantenmechanik:
1. Die Kuh befindet sich auf einer Weide, die ringsum durch einen Zaun abgegrenzt ist. Der Weidezaun sei ideal gebaut, so dass die Kuh ihn (klassisch gesehen) nicht passieren
kann. Begründen Sie, dass man die Kuh trotzdem mit gewisser Wahrscheinlichkeit
außerhalb der Weide antrifft!

2. Unter Verletzung der Energiehaltung können nach der Heisenbergschen
Unschärferelation kurzfristig sogenannte virtuelle Teilchen entstehen. Berechnen Sie die
Lebensdauer einer virtuellen Kuh.

3. „Schrödingers Kuh“: Ein Mensch sperrt eine Kuh in einen Atombunker, aus dem keine
Information nach außen dringt. Für den Beobachter ist die Kuh dann quantentheoretisch
sowohl tot als auch lebendig (nicht „entweder … oder“!). Erklären Sie den scheinbaren
Widerspruch!

4. Berechnen Sie die De-Broglie-Wellenlänge einer Kuh, die mit v=10 m/s auf der Weide
galoppiert. Bis zur welchen Größenordnungen könnte man mit dieser Welle in der
Mikroskopie Strukturen auflösen? Wieso benutzt man in der Strukturforschung keine Kühe?

Kernphysik:
Die Kuh frisst auf der Weide 8 Stunden lang pro Stunde 2kg radioaktiv verseuchtes Gras
mit einem K-40-Gehalt von 0.01%. Während dieser Zeit scheidet die Kuh stündlich Fladen
von 1kg aus (die K-40-Konzentration in den Fladen sei näherungsweise ebenfalls 0.01%).
Berechnen Sie die Anzahl der K-40-Atome in der Kuh drei Wochen nach der Beendigung
des Fressens unter Verwendung geeigneter Näherungen (die Kuh stelle während dieser
Zeit auch das Abkoten ein).

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