40. Internationale Physikolympiade - Mexiko 2009

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Und wieder einmal beginnt ein neues Auswahlverfahren für das deutsche Team zur IPhO. Gastgeber nächstes Jahr ist México, ausgetragen wird der Wettbewerb 2009 in Mérida.

Der erste Schritt in Richtung Mannschaft ist wie immer das selbstständige Lösen der Aufgaben der ersten Runde [pdf, 832 kB]. Nähere Infos zum Wettbewerb und dem Auswahlverfahren gibt es auf www.ipho.de, wo sich - mittlerweile auch alle Abgabetermine für die einzelnen Bundesländern finden lassen.

Denen die noch teilnehmen dürfen: Mitmachen lohnt sich – nur Mut (vor allem den jüngeren Teilnehmern, welche ja auch in der ersten Runden einen Bonus bekommen), viel Erfolg und vor allem viel Spaß. :)

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Die letzten Abgabetermine rücken nun auch näher, mit der nächsten Woche haben dann hoffentlich alle Interessenten ihre Lösungen zur ersten Runde abgegeben.

Zwar gab es diesmal in diesem Thread keine Diskussionen, aber die Anzahl der Aufrufe ist ja trotzdem nicht ganz niedrig. – Gibt es Interesse, zu gegebener Zeit die Lösungen der ersten Runde zu diskutieren? (Und gibt es ggf. auch schon Freiwillige? ^^)

Vielleicht schon einmal eine Vorabinfo für die Teilnehmer die sich für die zweite Runde qualifizieren werden: auch dieses Jahr wird es - mittlerweile zum vierten Mal - ein ergänzendes "IPhO-Vorbereitungsseminar" des Ehemaligenvereins Orpheus e.V. der IPhO im Vorfeld der zweiten Runde geben.
Veranstaltungsort wird diesmal Berlin sein, geplant ist das Wochenende von 10.-12. Oktober. Wer denkt in die zweite Runde weitergekommen zu sein, kann sich ja schon einmal überlegen, ob er Lust hat dieses Wochenende voller ähnlich-verrückter zu verbringen. ;-)

Zepto · Anmeldungsdatum: 03.10.2007 Beiträge: 323

Jo
ich hatte die Aufgaben diesmal schon vor den Ferien fertig. Hab auch zwei kleine Fehlerchen gemacht. Big Laugh

Natürlich gabs noch keine Diskussionen, kommt aber sicher noch. Wir wollen das ja für alle Beteiligten fair halten und keinem hier noch schnell zu den Lösungen verhelfen.
Ich denke es sollte noch einen kleinen "Sicherheitsabstand" geben, da die auf der Homepage angegebenen Termine etwas früher als die den Lehrern in Briefen mitgeteilten sind.
Ich denke so ab dem 20.9 werde ich mal meine Lösungen hier reinstellen, wenns erlaubt ist.
Auf so einem Seminar war ich noch nie. Mal gucken.

Gruß
Zepto

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Ja,
ich hatte - mehr oder weniger zwangsweise - die Aufgaben auch schon vor den Ferien fertig.
Mal abwarten...

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Zepto · Anmeldungsdatum: 03.10.2007 Beiträge: 323

Das mit dem Seminar wird bei mir wohl nix. traurig

Ich komm an dem Wochenende (Samstag) erst von der Kursfahrt aus Italien zurück.
Wäre sicher schön geworden.
Trotzdem allen anderen viel Spaß.

Gruß
Zepto

Zepto · Anmeldungsdatum: 03.10.2007 Beiträge: 323

Hallo
hier sind meine Lösungen.

Aufgabe 1:

Annahme: da das Auto alt ist verfügt es über keine elektronischen Kontrollsysteme.

1. Anlauf:

Herr R gibt vollgas, also drehen die Räder durch und nur die Gleitreibungskraft kann übertragen werden.

Mit dem Energieerhaltungssatz ergibt sich bei dem Steigungswinkel

:

mit

und

ergibt sich für

2. Anlauf:
Herr R. muss gerade so viel gas geben, dass die Räder nicht durchdrehen, dann wird immer die Haftreibung übertragen.

Hier hab ich direkt mit den Beschleunigungen und so weiter gerechnet, da ich die sowieso für das Fahrtenschreiber Diagramm brauchte.

Die Beschleunigungen sind wie folgt:

Für die 72m Strecke vor dem Hochfahren.

beim hochfahren des Berges.

Beim wieder-Runterrutschen mit blockierenden Reifen (Gleitreibung)

Auf der ebenen Strecke, ebenfalls mit blockierenden Rädern.

Darauf kommt man durch eine Zeichnung und durch anwenden der Formeln für die beschleunigte Bewegung.
Ebenso kann man dann die zugehörigen Zeiten und Geschwindigkeiten für das Fahrtenschreiber-Diagramm ausrechnen.
Für die Höhe h gilt:

wobei

die geschwindigkeit am Anfang des Berges ist.

Außerdem steht der Wagen nach der Fahrt weiter vom Hang weg als vorher.

Folgende Werte hab ich dann für mein Diagramm

Das diagramm ist im Anhang.

Aufgabe 2:

Damit das gesamte einfallende Licht am anderen Ende des Stabes austritt muss es im inneren beliebig oft total reflektiert werden können.
Als erstes lässt sich feststellen, dass der Einfalls winkel des am weitesten innen einfallenden Strahls ( Strahl 1) am kleinsten ist.
Daher werden auch alle anderen Strahlen total reflektiert, wenn dieser total reflektiert wird.
Da der reflexionswinkel immer größer oder gleich dem Einfallswinkel ist, ist auch das beliebig oft "total-reflektiert-werden" in dem Glasstab erfüllt, da wegen der Kreisform der Reflexionswinkel bei nächsten auftreffen auf die Grenzschicht der Einfallswinkel ist.
Jetzt muss also nur noch die Bedingung für die totalreflexion des Strahls 1 gegebne sein.
das ist der Fall, wenn:

Genaugenommen muss gelten:

Das hat mein Lehrer als Fehlerchen gesehen, da ich damit nicht gezeigt hatte, dass ich den Minimalwert ausrechne, sondern nur geschrieben. Big Laugh

Man sieht außerdem die einfache trigonometrische Beziehung:

Gleichsetzten ergibt:

Aufgabe 3:

Am anfang muss ich schreiben, dass ich Luft als ideales Gas betrachte, damit ich die Gasgesetze anwenden kann. Big Laugh

Das war das zweite Fehlerchen, das mein Lehrer mir gegeben hat.

Bezeichnungen:

Atmosphärendruck

Druck in der untersten Kammer im Anfangszustand

Druck in der mittleren Kammer im Endzustand

Druck in der untersten Kammer im Endzustand

Fläche der Kolben

Masse eines Kolbens

Erdbeschleunigung (

)

Höhe auf der der untere Kolben nach dem Zusammendrücken steht

Abstand der Kolben vor dem Zusammendrücken ( 10 cm )

Es ergeben sich folgende Gleichungen:

1.

Aus der isothermen Zustandsänderung in der mittleren Kammer

2.

Aus dem Kräftegleichgewicht am unteren Kolben im Ausgangszustand

3.

Aus der isothermen Zustandsänderung in der unteren Kammer

4.

Aus dem Kräftegleichgewicht am unteren Kolben im Endzustand

5.

Aus dem Kräftegleichgewicht am oberen Kolben im Ausgangszustand

Jetzt muss man das nur noch zusammenwurschteln und nach h auflösen.

2 und 4 in 3 eingesetzt ergeben:

6.

da nun 1 und 5 einsetzen:

7.

umformen führt auf die quadratische Gleichung:

Die Lösungen sind

macht keinen Sinn, da wir die kolben ja zusammengedrückt haben und bei dieser Lösung h größer als d wäre.

Aufgabe 4:

Schaltplan im Anhang

Aus den Kirchhoffschen Regeln und dem ohmschen Gesetz ergeben sich folgende Gleichungen:

1.

für die mittlere Masche
2.

für die rechte Masche
3.

für die linke Masche
4.

für die größte Masche

Dieser ganze Aufbau funktioniert nur, weil die Voltmeter keinen unendlich großen Widerstand haben. Den Innenwiderstand der Voltmeter werde ich mit

bezeichnen.
Das Verhältnis

ist entscheidend für die Spannungsabfälle.

Außerdem gilt nach dem ohmschen Gesetz:

Jetzt muss man die wieder zusammenbasteln:

1 und 2 gleichsetzen und umformen:

5.

3 und 4 gleichsetzen und umformen:

6.

6 in 5 einsetzen und umformen führt zu der quadratischen Gleichung:

die passende Lösung ist:

Gruß
Zepto

Zepto · Anmeldungsdatum: 03.10.2007 Beiträge: 323

Soo
die 2te Runde neigt sich ja dem Ende zu.
Ich habe soeben mein Briefchen losgeschickt.
Darf man fragen, wer sonst noch alles mitmacht?
Lösungsansätze sollten hier noch nicht reingestellt werden, da sich das ganze wie im letzten Jahr auch um einige Tage(Wochen) verzögern könnte. Am besten schreibt irgendwer vorher an den Herrn Dr. Petersen eine e-mail und bittet um grünes Licht, obwohl die aus Kiel das nicht so gerne sehen, wenn im Internet ihre Aufgaben diskutiert werden.
Also bitte ich auch entsprechend darum, nicht die Aufgabentexte zu veröffentlichen, oder mit Beschreibungen zu viel über die Aufgaben zu verraten, da diese eventuell in ein paar Jahren wiederverwendet werden.
Soo, damit ist das geklärt. Nun meldet euch mal, Mitstreiter und Widersacher. Augenzwinkern

Gruß
Zepto

Zepto · Anmeldungsdatum: 03.10.2007 Beiträge: 323

Hier gibts ja keinerlei Rückmeldung. Big Laugh

Hab heute post gekriegt und dafür, dass ich diesmal wesentlich weniger Zeit investiert habe/investieren könnte sieht das Ergebnis besser aus.
-> 3. RUNDE!! Big Laugh

Wen kann man denn im Februar in Göttingen treffen?

Gruß
Zepto

oOOo · Anmeldungsdatum: 24.01.2009 Beiträge: 2

Moin,
da ich in der nächsten Woche auch in Göttingen sein werde, habe ich mal eine Frage:
Welche Taschenrechner darf man dort benutzen? Ist das erste mal das ich dabei bin deswegen weiß ich das leider nicht wirklich. Was genau meint man mit "nicht programmierbar"? Heißt das einfach nur, dass es keine Möglichkeiten geben darf, da Programme drauf zu schrieben/installieren, oder gibt es auch noch andere Anforderungen wei etwa dass der Taschenrechner nicht Grafikfähig sein darf?

Habe zur Zeit nämlich lediglich aus der Schule zwei Taschenrechner hier, den TI-83 und den TI-200 (welcher sicherlich nicht benutzt werden darf oder??). Sonst müsste ich mir noch einen zulegen und da muss ich kurz wissen was das für einer sein muss.

danke für die hilfe,
mfg

Gargy · Anmeldungsdatum: 24.11.2006 Beiträge: 1046

Die sind doch beide programmierbar. Dann darfst du wohl beide nicht nutzen.

Zepto · Anmeldungsdatum: 03.10.2007 Beiträge: 323

Hallo, hallo. Willkommen

Geht doch! Augenzwinkern

Weiß ich auch nicht so genau, aber ich denke auch die beiden darfst du nicht benutzen, weil sie programmierbar sind. Einstecken kannst du sie ja trotzdem.
Ich nehme einfach einen stinknormalen mit, der Grundrechenarten, Wurzeln, Potenzen, Logarithmen und die trigonometrischen Funktionen kann.
Die Aufgaben werden, denke ich, von der Art sein, die man einigermaßen im Kopf rechnen kann. Außer vielleicht bei den Experimenten.
Da wäre der TI allein schon wegen seinen Statistikfunktionen sehr hilfreich für die Fehlerrechnung und so. Aber man kann nicht alles haben. Big Laugh

Gruß
Zepto

oOOo · Anmeldungsdatum: 24.01.2009 Beiträge: 2

alles klar dankeschön.
dann werd ich mir wohl noch einen neuen rechner anschaffen, wird dann wohl nur ein einfacher wissenschaftlicher rechner werden dass sollte dann ja reichen.

mfg

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Da die beide sehr programmierbar (und grafisch) aussehen, dürften sie mit ziemlicher Sicherheit nicht erlaubt sein.

Wenn du dir keinen neuen Rechner kaufen willst, sollte es auch vor Ort immer ein paar Exemplare geben (irgendjemand hat seinen ja immer vergessen ^^). – Wenn ich mir recht erinnere ähnlich diesem Modell hier.

Allerdings ist es natürlich schon vorteilhaft, etas mit dem Rechner vertraut zu sein. Zudem gibt es natürlich Funktionen die nicht unter grafisch/programmierbar fallen, und trotzdem das Arbeiten sehr erleichtern können.

Wenn du dir sehr unsicher sein solltest, ob ein bestimmter Rechner (der nicht so offensichtlich programmierbar und grafikfähig ist ^^) erlaubt ist, wirst du wohl nur aus Kiel eine definitive Antwort bekommen können.

Second_Q · Anmeldungsdatum: 30.09.2007 Beiträge: 155 Wohnort: DE

ich würde dir den diesem Modell emfehlen er tut gute Dienste, denn ich habe denn gleichen schon sehr lange Zeit.

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Da zeigt sich wie unterschiedlich die Geschmäcker sind. Ich möchte wie bei dem Modell z.B. das 2-Zeilen-Display doch nicht mehr missen.
Aber ist wohl sowieso alles eine Frage der Gewohnheit.