MP 6 – Samenvatting

Samenvatting MP6 Natuurkunde
-
GOED LEZEN
Wat voor soort verschijnsel is dit?
Wat is er gevraagd en wat moet ik antwoorden?
Welk hoofdstuk / paragraaf is dit?
Hoofdstuk 20
Begrip / formule
Radioactieve stof
Radioactief verval
Kernsplijting
Splijtstof
Splijtingsproducten
Elektronvolt (eV)
Kernsplijtingskettingreactie
Massadefect
Equivalentie van
massa en energie
E = mc2
Nucleonen
Bindingsenergie
Atomaire massaeenheid u
Bindingsenergie per
nucleon.
Alpha straling
I = groot
D = klein
Beta- straling
I = matig
D = matig
Gamma straling
I = klein
D = groot
Beta+ straling
Neutronenstraling
Protonenstraling
K-vangst
Uitleg
De kernen van de atomen in de stof zijn instabiel. Ze vervallen onder
uitzending van kernstraling.
Het vervallen van de kernen in een radioactieve stof, waarbij de instabiele
atoomkernen in atoomkernen van een andere stof veranderen.
Een zware, stabiele atoomkern vervalt doordat de atoomkern instabiel wordt
door het opnemen van een neutron in twee lichtere atoomkernen. Er komt
veel energie bij vrij en een aantal neutronen.
De zware, stabiele atoomkern die geschikt is voor kernsplijting.
Lichtere atoomkernen die ontstaan bij kernsplijting
Eenheid van de vrijkomende energie bij kernsplijting. 1 eV = 1,610-19 J
Bij kernsplijting komen neutronen vrij. Die kunnen ook weer opgenomen
worden door stabiele atoomkernen, die weer vervallen en weer neutronen
uitstoten. Daardoor neemt het aantal reacties exponentieel toe.
Na de kernsplijting is de gezamenlijke massa van de kerndeeltjes kleiner dan
voor de splijting. Er is massa verdwenen, in de vorm van energie.
Als er massa verdwijnt in een atoomkern, moet er energie vrijkomen.
De vrijkomende energie (in J) is het massadefect (in kg) maal de lichtsnelheid
(3,00108 m/s) in het kwadraat.
Kerndeeltjes; protonen en neuronen
De kracht die nodig is om de nucleonen zo ver van elkaar te verwijderen dat
ze geen krachten meer op elkaar uitoefenen. Het is de energie van het
massadefect dan ontstaat als een atoom uit losse deeltjes zou worden
opgedeeld.
1/12 van de massa van een C-12 atoom: 1,6605410-27
De bindingsenergie van een heel atoom, gedeeld door het aantal kerndeeltjes.
Een atoomkern stoot een alpha deeltje uit (een heliumkern, 4He2). Bij
isotopen met een atoomnummer Z groter dan 83 is vrijwel uitsluitend sprake
van alpha verval.
Een atoomkern stoot een B- deeltje uit(een elektron 0e-1). Het aantal
nucleonen verandert niet: een neutron wordt omgezet in een proton en een
elektron en het elektron wordt vervolgens uitgestoten.
Als eer kern terug valt van een aangeslagen toestand naar de grondtoestand
komt er een energie in de vorm van een gamma foton vrij.
De kern stoot een positron uit (0e1) uit, nadat een proton in de kern is
omgezet in een neutron en een positron.
Er komt een neutron (1n0) vrij.
Er komt een proton (1p1) vrij.
Er wordt een elektron uit de K-schil in de kern getrokken. In de kern wordt
het elektron samen met een proton omgezet in een neutron. De lege plaats in
de K-shcil van het ontstane atoom wordt opgevuld door een elektron uit een
hogere schil. Daarbij komt energie vrij in de vorm van röntgenfoton.
Kernfusie
Deuterium
Neutrino v
Waterstoffusie
Heliunfusie
Koolstoffusie
Hoofdstuk 15
Begrip / formule
A=Z+N
AXZ
Atoommodel van
Rutherford
Schillenmodel
Zwaarte-energie
Elektrische geleiding
Licht
Fotonenergie
E(f) = h ∙ f
E(f) = h ∙ c / λ
Atoommodel van
Bohr
Straling
Twee lichtere atoomkernen fuseren tot één iets zwaardere atoomkern. Hierbij
komt energie vrij door een massadefect. De grens waarbij er nog energie bij
vrij komt is ijzer.
Waterstofisotoop (2H1)
Een neutraal deeltje met geen massa.
4 1H1  4He2 + 2 0E1 + 2v + 2Y + 25 MeV
Drie heliumkernen fuseren tot een koolstofkern.
Twee koolstofkernen fuseren tot een neonkern en een heliumkern.
Uitleg
Het massagetal (het aantal kerndeeltjes) is het atoomnummer (het aantal
protonen) plus het aantal neutronen in de kern van het atoom.
Een atoom heeft een kleine, positief geladen kern. In deze kern is vrijwel alle
massa van het atoom geconcentreerd. De veel lichtere elektronen bewegen
zich op relatief grote afstand in cirkelbanen rond de kern. De positieve lading
van de protonen in de kern moet even groot zijn als het totaal van de
negatieve ladingen van de elektronen. Het atoom is dan neutraal.
Het atoommodel werd uitgebreid met het idee dat de elektronen niet op
willekeurige afstanden rond de kern draaien, maar verdeeld zijn over een
aantal schillen. De schillen worden aangeduid met letters K, L, M enzovoort.
K = max. 2, L = max.8, M = max 18.
De energie die elk voorwerp op een hoogte boven het aardoppervlak heeft.
Ook elektronen in een atoom hebben die energie ten opzicht van de kern. Het
kost ook energie om het elektron hoger te brengen. Deze energie is elektrische
energie.
Elektronen die ver van de kern afzitten, worden minder door de elektrische
kracht tussen de positief geladen kern en het negatieve elektron aangetrokken.
In een metaal raken deze elektronen gemakkelijk los tot vrije elektronen.
Wanneer er een elektrische spanning door het metaal loopt, verplaatsen de
vrije elektronen zich (ladingtransport) en loopt er stroom door het metaal. In
een vloeistof zitten (soms) ionen die positief of negatief geladen zijn en die
naar elkaar toe bewegen wanneer er een elektrische spanning door de
vloeistof gaat ontstaat er ladingtransport en dus stroomgeleiding. In een gas is
maar een klein deel van de atomen geïoniseerd. Pas als een groter deel
geïoniseerd is door een grote spanning van vrije elektronen is er
ladingtransport.
Een stroom van afzonderlijke pakketjes stralingsenergie: fotonen.
Elk foton heeft een bepaalde hoeveelheid stralingsenergie. Hoe groter de
frequentie, des te groter is de fotonenergie. Het is een rechtevenredig verband.
Fotonenergie (in J) is de constante van Planck (6,63 ∙ 10-34 Js) maal de
frequentie van de straling in Hz.
Fotonenergie (in J) is de constante van Planck maal de lichtsnelheid (of
golfsnelheid) (in m/s) gedeeld door de golflengte (in m)
Bohr voegt aan het bestaande atoommodel wat toe: Hoe groter de straal van
een schil in een atoom is, des te groter de elektrische energie van de
elelktronen n die schil. Er is een beperkt aantal toegestane waarden van de
schaal in een atoom.
Een vrije elektron kan tegen een atoom botsen en daardoor absorbeert het
atoom een deel van de kinetische (bewegingsenergie) van het vrije elektron,
waardoor een elektron in een baan met een hogere straal terecht kan komen.
Het elektron kan terugvallen naar een lagere schil, waarbij het energie kwijt
raakt door het uitzenden van fotonen. De fotonenergie is dan gelijk aan het
verschil tussen de elektrische energie van het elektron in de twee
Lijnenspectrum
Continu spectrum
Lichtabsorptie
Fluorescentie
Elektromagnetische
straling
Radiogolven
Infraroodstraling
Licht
Ultravioletstraling
Röntgenstraling
Gammastraling
Ioniserend vermogen
Doordringend
vermogen
Activiteit
A(t) = -∆N(t) / ∆t
A(t) = ɤ · N(t)
A(t) / N(t) = N(0) /
A(0) · e-ɤt
Halveringstijd /
verschillende banen. De fotonenergie bepaalt de frequentie en daarmee de
kleur van het uitgezonden licht.
Eeen eenvoudig atoom, met weinig elektronen en weinig schillen, heeft een
klein aantal toegestane banen, waardoor er niet veel verschillende soorten
fotonenergie uitgezonden kunnen worden. Er ontstaan een bepaald aantal
spectraallijnen.
Ingewikkelde gebouwde atomen hebben veel toegestane banen en veel
elektronen. Er zijn veel meer mogelijke waarden van fotonenergie. In het
spectrum van het uitgezonden licht zijn geen afzonderlijke lijnen te
onderscheiden.
Een atoom absorbeert fotonenergie en bij terugval van een elektron naar een
kleinere schil, zendt het atoom dezelfde fotonenergie weer uit. Uit wit licht
absorbeert een atoom alleen de fotonen met fotonenergie die overeenkomt
met de fotonenergie (en dus de mogelijke banen) die hij zelf kan uitzenden.
Als een vrije elektron met een veel energie een atoom raakt, kan een elektron
een paar banen hoger raken. Het elektron kan dan in stapjes, via andere
banen, weer terug naar zijn oorspronkelijke baan. Bij de stapjes geeft het
elektron energie af aan de naburige atomen. Bij de laatste stap zendt het dus
een foton uit met een lagere fotonenergie. Fluorescerend materiaal zet dus
licht om in ander licht. Hierdoor kan een materiaal licht uitzenden wat we
kunnen zien.
Bestaat uit fotonen. Gerangschikt naar toenemende frequentie en fotonenergie
vormen ze het elektromagnetisch spectrum. Alpha en beta straling bestaat niet
uit fotonen maar uit positief of negatief geladen deeltjes en hoort dus niet bij
het elektromagnetische spectrum.
Worden gebruikt voor het overbrengen van geluids- en beeldinformatie.
Radiogolven met een golflengte van ongeveer 3 cm zijn microgolven.
Radiogolven met een golflengte van ongeveer 3 mm zijn radargolven.
Elk voorwerp zendt ir-straling (warmtestraling) uit naar de omgeving. Met
infraroodfotografie is deze warmteafgifte te zien.
Het menselijk oog is gevoelig voor elektromagnetische straling in een
frequentiegebied van 3,8∙1014 tot 7,9∙1014 Hz. Dit is het zichtbare deel van het
spectrum.
Uv-straling wordt onder andere uitgezonden door de zon. De ozonlaag
absorbeert een groot deel van de uv-straling, alleen langgolvige uv-straling
bereikt de aarde.
Wordt uitgezonden door een röntgenbuis. Het doordringend vermogen is
groot: het heeft een grote frequentie en een grote fotonenergie.
Wordt uitgezonden door radioactieve stoffen. Doordringend vermogen is het
grootste van het spectrum, wordt gebruikt bij vernietigen van tumorcellen.
De mate waarop straling deeltjes kan ioniseren; een elektron wordt van de
kern gestoten, waardoor een deeltje een netto lading krijgt. Hoe meer energie
de straling heeft, hoe meer ioniserend vermogen.
De mate waarop straling door stoffen heen kan dringen.
Het aantal instabiele kernen wat per seconde vervalt.
De activiteit op tijdstip t is het aantal instabiele kernen dat vervalt in een korte
tijdsduur ∆t gedeeld door die korte tijdsduur.
De activiteit op tijdstip t is de vervalconstante (in s-1) maal het aantal
instabiele kernen op tijdstip t.
Het aantal instabiele kernen op tijdstip t (activiteit) is het aantal instabiele
kernen op tijdstip t = 0 (de activiteit op tijdstip t = 0) maal e tot de macht de
vervalconstante keer de tijd in seconden.
Tijd waarin de activiteit / het aantal instabiele kernen tweemaal zo klein
halfwaardetijd
N(t) / A(t) = N(0) /
A(0)· (½)t/t½
ɤ = ln2/t½
Dosis
D = Estr / m
Gray gy
H=Q·D
Weegfactor
I(x) = I(0) ·(½)x/d½
Halveringsdikte
Hoofdstuk 13
Begrip / formule
u(t) = r · sin (2pi t/T)
Trillingstijd (T)
/ periode in sc.
Frequentie (f) in Hz
(1/s)
wordt.
Het aantal instabiele kernen op tijdstip t (activiteit) is het aantal instabiele
kernen op tijdstip t = 0 (activiteit op t = 0) maal een half tot de macht de tijd
gedeeld door de halveringstijd.
De vervalconstante is de tien log van twee gedeeld door de halveringstijd.
De hoeveelheid stralingsenergie die 1 kg van het bestraalde voorwerp heeft
geabsorbeerd.
De dosis (in J/kg / Gy) is de geabsorbeerde stralingsenergie (in J) gedeeld
door de massa van het voorwerp (in kg).
1 J / kg
Het dosisequivalent (in Sv) is een weegfactor (van een bepaald soort straling)
maal de dosis (in Gy).
Beta, gamma en röntgenstraling: 1
Alpha straling: 20
Stralingsintensiteit na het afleggen van afstand x (in m) in het materiaal is de
intensiteit van de invallende straling maal een half tot de macht de afstand die
de straling aflegt, gedeeld door de halveringsdikte.
De dikte van een bepaald soort stof, waarvoor de stralingsintensiteit achter die
dikte afgenomen is tot een half.
Uitleg
De uitwijking (in m) is de amplitude (in m) maal de sinus van (2pi maal de
tijd (in s) gedeeld door de trillingstijd (in s))
De tijdsduur die nodig is voor het uivoeren van een trilling. De trillingstijd
heeft een negatief verband met de toonhoogte.
Aantal trillingen per seconde.
Frequentie is 1 gedeeld door de trillingstijd (in s)
T = 2pi · √l/g
T = 2pi ·√m/C
Amplitude (r) in m.
Fase
Golflengte (λ) in m.
Gereduceerde fase
Faseverschil tussen
twee golven
Δφ = Δt
------T
Transversale golf
Longitudinale golf
Golfsnelheid (v)
De trillingstijd van een slinger is 2pi maal de wortel van de lengte (in m)
gedeeld door de valversnelling.
De trillingstijd van een massaveersysteem 2pi maal de wortel van de massa
(in kg) gedeeld door de veerconstante (in N/m)
De maximale uitwijking van de trilling ten opzichte van de evenwichtsstand.
De amplitude heeft een positief verband met de geluidssterkte.
Het aantal uitgevoerde trillingen, gerekend van het tijdstip t = 0.
De fase is de tijd (in s) gedeeld door de trillingstijd (in s)
De lengte van een golfberg en een golfdal samen (bij een transversale golf) of
de lengte van een verdichting en een verdunning samen (bij een longitudinale
golf)
De fase zonder hele getallen opgeschreven.
Het verschil in tijd tussen de twee tijdstippen waarop de beide voorwerpen
aan een trilling beginnen.
Het faseverschil is het verschil in begintijdstip tussen de twee trillingen (in s)
en de trillingstijd (in s)
Een golf waarbij de trillingsrichting van de deeltjes loodrecht op de
voortplantingsrichting van die golf staat.
Een golf waarbij de trillingsrichting van de deeltjes samenvalt met de
voortplantingsrichting van de golf
Snelheid waarmee een golf zich voortplant
v= λ/T
v= λ∙f
Faseverschil in een
golf
Δφ = Δx
------λ
Eigentrilling
Resonantie
Antigeluid
Interferentie
Staande golf
Knoop
Buik
Transversale staande
golf
Longitudinale
staande golf
l = (n+1) ∙ ln (n =
0,1,2…)
fn = (n+1) ∙ f0
f0 = v / 2l
Golfsnelheid (in m/s) is de golflengte (in m) gedeeld door de trillingstijd (in
sec) of de golflengte maal de frequentie (in Hz)
Het verschil in uitgevoerde trillingen tussen twee plaatsen in een reeks
golven.
Het faseverschil tussen twee plaatsen in één golf is de afstand tussen die twee
plaatsen (in m) gedeeld door de golflengte (in m)
Een trilling die uitgevoerd wordt zonder verdere invloed van buiten.
Het verschijnsel dat de amplitude van een trillend voorwerp, doordat er steeds
in de juiste richting kracht wordt uitgeoefend, groter wordt.
Lawaai wordt bestreden met een tweede geluidsbron, die op elk moment in
tegenfase is met het geluid van de lawaaibron. De twee geluidsgolven heffen
elkaar op.
Het verschijnsel dat trillingen op een bepaalde plaats elkaar kunnen
versterken of verzwakken.
Transversale of longitudinale golven die tegen elkaar inlopen, zodat er een
nieuwe golf ontstaat.
Plaatsen in de golf waar de amplitude nul is.
Plaatsen in de golf waar de amplitude maximaal is.
Meestal in een koord, met een open / gesloten einde. Gesloten einde is een
knoop, open is een buik.
In de lucht, helemaal open of aan een kant gesloten: open aan beide kanten
buiken, gesloten, aan een kant een buik en de andere een knoop.
De lengte van het koord (in m) is het aantal golven keer ????
De hogere eigenfrequenties zijn de bepaalde toon + 1, maal de
grondfrequentie
De grondfrequentie is de golfsnelheid gedeeld door 2 keer de lengte van het
koord.
Hoofdstuk 4, paragraaf 3 en 4
Begrip / formule
Uitleg
Krachtenevenwicht
Evenwicht wat ontstaat als een voorwerp in rust is, waardoor de krachten op
het voorwerp elkaar opheffen: de resultante van de krachten op het voorwerp
is dan nul. Enige uitzondering: een eenparige rechtlijnige beweging.
∑F = 0
De som van de krachten is nul.
Krachtmoment
Het product van kracht en arm waardoor een draaibeweging wordt bepaald.
arm
De loodrechte afstand van het draaipunt tot de werklijn van de kracht.
M=F∙r
Het krachtmoment is de kracht (in Nm) maal de arm van de kracht (in m)
Aangrijpingspunt
Het punt waarop een kracht aangrijpt ???
Momentevenwicht
Er is evenwicht in een bepaalde beweging als de som van de linksdraaiende
krachtmomenten gelijk is aan de som van de rechtsdraaiende
krachtmomenten.
∑M = 0
De som van de krachtmomenten is nul.
Hoe zit het met de zwaartepunten enzo? Samen vallen met het
aangrijpingspunt?
Elektriciteit
Begrip / formule
Rt = R1 + R2
Uitleg
Vervangingsweerstand bij serieschakelingen; De totale weerstand is de som
van de weerstanden.
E = P x t of P = E/t
Rendement = nuttige
E / totale E x 100%
P=U*I
E=P*t
Vervangingsweerstand bij parallelle schakelingen; De totale weerstand is de
som van alle weerstanden gedeeld door 1.
Energie is vermogen keer tijd (in secondes) of vermogen is energie gedeeld
door tijd (in secondes)
Rendement is nuttige (gewenste) energie gedeeld door totale ingestopte
energie keer 100 %
vermogen is spanning keer stroomsterkte
Energie is Vermogen keer tijd