Wetenschappelijke Begrippen

Transcriptie

1 Wetenschappelijke Begrippen Isotoop Als twee soorten atoomkernen hetzelfde aantal protonen heeft (en dus van hetzelfde element zijn), maar een ander aantal neutronen (en dus een andere massa), dan noemen we dit isotopen. Isotopen kunnen stabiel zijn, zoals die van chloor (waarvan de atomen met zowel 18 als 20 neutronen kunnen voorkomen), maar ook instabiel, zoals een loodatoom met 128 (massagetal 208) neutronen. Een instabiel atoom zal vervallen naar een minder zware atoomsoort onder emissie van straling. Er zijn hierbij drie soorten staling mogelijk, namelijk alfa, beta en gammastraling. Alfastraling: Wanneer een radioactief isotoop bij verval een heliumkern (twee protonen en twee neutronen) uitzendt, noemen we dit alfastraling. Deze straling heeft maar een klein doordringend vermogen en is buiten het lichaam niet erg schadelijk, maar kan binnen het lichaam grote schade aanrichten. Bètastraling: Wanneer een radioactief isotoop bij verval een elektron uitzendt. Het kan ook voorkomen dat er een positron (positief elektron) wordt uitgezonden, in dit geval spreken we van bèta plus (β+)straling. Dit type straling heeft een groter doordringend vermogen dan alfastraling en kan ook buiten het lichaam gevaarlijk zijn. Gammastraling: Wanneer een radioactief isotoop bij verval een foton met hoge energieinhoud uitzendt, noemen we dit gammastraling. Dit type straling heeft het grootste doordringend vermogen en is erg gevaarlijk, zowel binnen als buiten het lichaam. Achtergrondstraling Dit is straling die afkomstig is van bronnen die niet van je observeerdoel zijn, maar van bronnen er omheen. Voorbeelden zijn bijvoorbeeld straling van radioactieve isotopen in gesteenten of in de atmosfeer. Achtergrondsstraling die vanuit de ruimte komt noemen we ook wel kosmische straling. Deze straling kan afkomstig zijn van sterren, supernova s enz. De intensiteit van al deze straling is maar heel laag, maar kan toch van invloed zijn op heel precieze metingen. Atoomgetal Het atoomgetal van een element is het aantal protonen die de atoomkern bevat. Het atoomgetal bepaalt het soort element. Proton: Subatomair deeltje met een positieve lading van 1,602*10-19 C. Atoomkernen zijn opgebouwd uit protonen en neutronen en maken de grootste deel van de massa van een atoom op. De massa van een proton is ongeveer gelijk aan die van een neutron en de lading is even groot maar tegengesteld aan die van een elektron. Neutron: Subatomair deeltje zonder elektrische lading. De massa van een neutron is ongeveer gelijk aan die van een proton. Baryon: Groep subatomaire deeltjes waartoe het proton en het neutron behoren. Alle baryonen bestaan uit drie quarks.

2 Elektron: Elementair deeltje met een negatieve lading van 1,602*10-19 C en een massa van 9,108*10-31 kg. Elektronen vormen de schil van atomen en draaien rond de atoomkern. De lading van een elektron is even groot maar tegengesteld aan die van een proton. Lepton: Groep subatomaire deeltjes waartoe het elektron behoort. Leptonen zijn elementaire deeltjes en kunnen dus niet verder worden opgedeeld in andere deeltjes. Positron: Het antideeltje van een elektron. Het heeft exact dezelfde massa als een elektron, maar de lading is precies het negatieve van dat van een elektron, namelijk 1,602*10-19 C. Wanneer elektronen en positronen met elkaar in contact komen treed annihilatie op, wat wil zeggen dat ze elkaar vernietigen en al hun massa wordt omgezet in twee fotonen met een hele hoge energieinhoud. Foton: Massaloos deeltje van pure energie, oftewel een lichtdeeltje. Alle (elektomagnetische) straling bestaat uit fotonen en gaat van straling met hele lage energiewaarden (radiogolven, microgolven) tot straling met wat hogere energiewaarden (warmtestraling, zichtbaar licht, ultraviolet licht) tot straling met hele hoge energiewaarden (röntgenstraling, gammastraling). Fotonen hebben zowel eigenschappen van deeltjes (impuls) als van golven (golflengte). Dit wordt ook wel het golf-deeltje dualisme genoemd. Massa Dit is de grootheid voor de hoeveelheid materie in een object. Dit moet niet verward worden met gewicht, want gewicht is afhankelijk van de zwaartekracht. Massa is altijd hetzelfde, of je nu op aarde bent, op de maan, of in het gewichtsloze. De eenheid van massa is de kilogram (kg). Massagetal: Het massagetal van een element (of isotoop) is het aantal protonen plus het aantal neutronen in de atoomkern. Gewicht Gewicht is de grootheid voor de invloed van de zwaartekracht op massa. Zwaartekracht is namelijk het gevolg van de aantrekkende kracht die alle massa op elkaar heeft. Gewicht wordt uitgedrukt in Newton en wordt berekend met F = m g, waarbij g de gravitatieconstante is. Energie Energie is de capaciteit om arbeid te verrichten. Er zijn verschillende soorten energie, bijvoorbeeld bewegingsenergie (een bal die na wegschoppen een bepaalde energie heeft), zwaarte-energie (een bal op bepaalde hoogte boven de grond), maar ook warmte is een vorm van energie. Energie gaat nooit verloren, maar wordt altijd omgezet in een andere (wel of niet bruikbare) vorm van energie. Bijvoorbeeld een bal die aan het uitrollen is en tot stilstand komt zal zijn bewegingsenergie omgezet hebben in warmte door wrijving met de lucht en grond. Bewegingsenergie / Kinetische energie: Hangt af van de massa en de snelheid, en is de arbeid die nodig is om het voorwerp vanuit stilstand tot de gegeven snelheid te krijgen. Omgekeerd is de bewegingsenergie de energie die vrijkomt wanneer een voorwerp vanuit een bepaalde snelheid tot stilstand komt, in de vorm van bvb warmte. Als je een voorwerp omhoog gooit wordt bewegingsenergie omgezet in zwaarte-energie.

3 Zwaarte-energie: Het is de energie die een voorwerp heeft ten gevolge van zijn massa en hoogte. Wanneer dit voorwerp wordt losgelaten zal de aarde er arbeid op gaan verrichten vanwege de zwaartekracht. De zwaarteenergie wordt berekend met de formule Uz = mgh. Arbeid De arbeid is de hoeveelheid energie die wordt omgezet door een kracht, afhankelijk van de grootte en van de kracht en de verplaatsting in de richting van de kracht. Het wordt berekend met de formule W = F s en heeft als eenheid Nm (Newton meter), oftewel Joule (J). Kracht Kracht is een invloed op een lichaam of systeem wat een verandering van snelheid (grootte en of richting) of vorm teweeg kan brengen. Zwaartekracht: De kracht die twee voorwerpen op elkaar uitoefenen op basis van hun massa s. Hoewel het meestal gaat over de zwaartekracht die een planeet op een voorwerp uitoefent, is het goed om te realiseren dat dit voorwerp dezelfde kracht in tegengestelde richting uitoefent op de planeet. De massa van de planeet is echter vele malen groter dan die van het voorwerp zodat het effect vooral voor het voorwerp merkbaar is. De zwaartekracht Fz kan berekend worden met de formule Fz = m g waarbij m de massa is in kg en g de gravitatieconstante. Krachtmoment: Manier om het effect van een kracht te berekenen. Dit effect is afhankelijk van de afstand tot een draaipunt. Het moment van een kracht F, aangrijpend op een afstand r van een draaipunt, is M = F r. Het teken (+ of -) van het krachtmoment is afhankelijk van hoe de kracht draait ten opzichte van het draaipunt. Draaiing linksom heeft het tegenovergestelde teken van draaiing rechtsom. Voor een voorwerp dat geen draaibeweging uitvoert, is de som van de momenten van alle krachten ten opzichte van een willekeurig draaipunt nul. Eenparige beweging: Een voorwerp voert een eenparige beweging uit wanneer de som van alle krachten op het voorwerp 0 (nul) is. De snelheid van dit voorwerp is dan constant. Middelpuntzoekende kracht: Kracht die nodig is om een voorwerp een cirkelbeweging te laten uitvoeren. Deze kracht heeft geen invloed op de grootte van de snelheid, alleen op de richting. De middelpuntzoekende kracht staat loodrecht op de bewegingsrichting van het voorwerp en is naar het middelpunt van de cirkel gericht. Deze kracht wordt geleverd door resulterende krachten op het voorwerp, zoals de wrijvingskracht met de ondergrond of de spankracht in een touw. Snelheid Snelheid is de mate van verandering van plaats ten opzichte van de tijd, oftewel, de afgelegde afstand gedeeld door de tijd die het voorwerp nodig had om die afstand af te leggen: v= s/t, waarbij v de snelheid is (in m/s), s de afstand (in m) en t de tijd (in s).

4 Impuls Impuls is de snelheid van een object x de massa van dat object: p = m v en wordt uitgedrukt in kg m s-1. Versnelling Verandering van snelheid in een bepaalde tijd. Wordt uitgedrukt in m/s2 via de formule a = Δv/Δt. Halveringstijd De halveringstijd (van bijvoorbeeld een radioactieve stof) is de tijd die nodig is voordat van een bepaalde hoeveelheid stof de helft is vervallen. Frequentie Maat voor het aantal bewegingen in een bepaalde tijdinterval. Van toepassing bij trillingen en draaibewegingen. Frequentie wordt uitgedrukt in Herz: 1 Hz = 1 trilling per seconde. De frequentie is het omgekeerde van de trillingstijd: f = 1 / T. Dopplereffect De waargenomen verandering van frequentie van geluid, licht of andere golven, door een snelheidsverschil tussen de zender en de ontvanger. Wie auto s snel voorbij hoort rijden, merkt dat de toonhoogte van het geluid van de auto's daalt op het moment dat ze voorbijrijden. Met de sirene van een politie- of brandweerauto is het effect nog duidelijker, doordat die sirene een vaste toonhoogte heeft. Op een kort moment hoort de waarnemer de oorspronkelijke toonhoogte, namelijk op het moment dat de geluidsbron het dichtstbij is. Helmholtzresonator Een akoestische resonator die bestaat uit een volume lucht (of ander gas) dat via een (prismatisch) kanaal in verbinding met de buitenlucht staat. In het kanaal (ook wel hals of poort genoemd) van de resonator kan door het verschijnsel van helmholzresonantie een staande trilling opgewekt worden. In luidsprekerboxen wordt de helmholtzresonator toegepast om het weergavebereik naar de lage tonen uit te breiden, dit worden basreflexboxen genoemd. Larsen-effect / Audio feedback Een vorm van feedback en treedt op bij elektrisch versterkte muziekinstrumenten of microfoons die in verbinding staan met een versterker onder een te hoge geluidsdruk. Het uitkomende geluid van de versterker wordt opgevangen door de bron, die dit signaal weer doorstuurt naar de versterker, etc.

5 Barkhausen-effect Bij het aanleggen van een extern magneetveld bij ferromagnetische materialen neemt de magnetische fluxdichtheid met kleine sprongetjes toe. Het effect is te demonstreren door een spoel te wikkelen om een ferromagnetisch materiaal en die via een versterker aan te sluiten op een luidspreker. Als er nu een permanente magneet naar het ferromagnetische materiaal toe gebracht wordt, waardoor de magnetische veldsterkte toeneemt, is in de luidspreker een geknetter hoorbaar. De verklaring voor dit effect is dat de verschuiving van wanden tussen gebieden van gelijke magnetiseringsrichting, de zogenaamde Gebiedjes van Weiss, met sprongen geschiedt. Dit zijn, op gebied van ferromagnetisme, microscopisch kleine gemagnetiseerde domeinen in de kristallen van de magnetische materialen.