Physikübungen 3

In diesem Beitrag zeigen wir Ihnen einige Übungen und deren Lösungen, um Ihr Niveau im Fach Physik zu überprüfen. Wir zeigen Ihnen die folgenden Links, falls sie für Sie von Interesse sind:

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PHYSIKPROBLEME

Übung 1

Ein Satellit der Masse m=500 kg umkreist die Erde in einem Abstand R=7×10^6 m vom Erdmittelpunkt.

a) Berechnen Sie die Gravitationskraft zwischen dem Satelliten und der Erde.
b) Berechnen Sie das Gravitationsfeld der Erde am Standort des Satelliten.

Fakten:

• Erdmasse: M=5.972×10^{24} kg
• Gravitationskonstante: G=6.674×10^{−11} Nm^2/kg^2

Übung 2

Eine Punktladung q=5×10^{−6} C befindet sich im Vakuum.

a) Berechnen Sie das elektrische Feld in der Ferne r = 0.05 m der Ladung
b) Wenn eine Testlast platziert wird q′=2×10^{−6} C Welche Kraft würde ich an diesem Punkt erfahren?

Fakten:

• Vakuumpermissivitätskonstante: ϵ_0=8.854×10^{−12}  C^2/N⋅m^2

LÖSUNGEN

Übung 1

a) Newtons Gesetz der universellen Gravitation lautet:

F=\frac{G⋅m⋅M}{R^2}

​

Wir ersetzen Werte:
​

F=\frac{6.674×10^{−11}Nm^2 / kg^2×500 kg×5.972×10^{24}kg}{(7×10^6 m)^2}

 

Wir berechnen und erhalten:

F≈3642.5N

 

-

b) Das Gravitationsfeld g der Erde an einem Punkt ist:

g=\frac{F}{m​}

 

Wir verwenden den Wert von F aus dem vorherigen Abschnitt:

g=\frac{3642.5 N​}{500 kg}

 

g≈7.285 m/s^2

 

Übung 2

a) Das elektrische Feld E aufgrund einer Punktladung ist E= \frac{kq }{r^2}

wobei k=\frac{1}{4πε_0}

Wir setzen die Werte ein: E=\frac{9×10^9N⋅m^2/C^2×5×10^{−6}C}{(0.05 m)^2}

E≈ 1800 N/C

-

b) Die elektrische Kraft F auf eine Ladung in einem elektrischen Feld beträgt:

F=q′×E

 

Wir setzen die Werte ein: F = 2 × 10⁻⁶ C × 1800 N/C

F≈ 0.0036 N