Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Gravitáció

A tömegmegmaradás törvénye A tömeg skalármennyiség. A tömegek összege akkor is állandó, ha a test halmazállapota megváltozik, vagy kémiai átalakulások játszódnak le.

Súly és súlytalanság A gravitációs mezőben a testeket erőhatás éri. Ha ezeket a testeket egy felfüggesztés vagy alátámasztás egyensúlyban tartja, akkor ezek a testek is erőhatást fejtenek ki a felfüggesztésükre vagy az alátámasztásukra. Az az erő, amely a gravitációs vonzás miatt húzza a felfüggesztést, vagy nyomja az alátámasztást a test súlya. Ez gravitációs mezőben lévő rendszer akkor van súlytalansági állapotban, ha nincs alátámasztva vagy felfüggesztve, hiszen akkor nem fejt ki súlyt semmire. A súlytalan állapot nem a gravitáció hiányát jelenti, hanem azt, hogy csak gravitációs erők hatnak a súlytalannak tapasztalt testre.

Az általános tömegvonzás (nehézségi erő) elméletét Newton 1687-ben megjelent könyvében írta le. Gondolatmenete arra a feltevésre épült, hogy bármely két test között fellép-kölcsönös vonzóerővel jellemezhető- gravitációs kölcsönhatás. Két pontszerű test között a gravitációs vonzóerő egyenesen arányos a kölcsönhatásban részt vevő testek tömegeivel, és fordítottan arányos a közöttük lévő távolság négyzetével. (képlet a fgvtáblában, ide nem lehet jól képletet írni)

Nehézségi gyorsulás:m*a=FgravKépetekből kapható meg, az "a" kifejezésével, általában bolygóra jellemző állandó (a kísérlettel megmérhető). A földön ez az érték 9,81m/s^2.Newton: angol fizikus első publikált munkája egy a fény természetéről szóló úttörő jellegű értekezés volt, melyben megállapította, hogy a fehér fény a szivárvány színeinek keveréke, valamit részletesen elemezte a fénytörés és –visszaverődés törvényszerűségeit.

Ezek alapján tervezte meg és készítette el 1668-ban az első tükrös távcsövet, azaz a teleszkópot, melyet a legtöbb csillagvizsgálóban ma is használnak.

Ennél fontosabb eredményeket ért el azonban az elméleti matematikában: megalkotta a differenciál- és integrálszámítást.

Legfontosabb felfedezései azonban a mechanika területén születtek: négy törvényt is alkotott.

Kozmikus sebességek: (képletek a fgvtáblában)
-Első kozmikus sebesség: vagy körsebesség az a sebesség, amellyel egy égitest felszínével párhuzamosan indított test kör­pályán kering. Nagysága az égitest tömegével egyenesen, az indítás ma­gas­sá­gával fordítva arányos.

-Ha az indítási sebesség a körsebesség √2-szerese, akkor a pálya parabola alakú, vagyis az indított test végtelenül eltávolodik a Földtől. Ez a második kozmikus sebesség vagy az ún. szökési sebesség.
-A harmadik kozmikus sebesség az a sebesség, mellyel egy űrhajót vagy más testet adott pontról indítva az éppen elhagyja a Naprendszert. A Földről indított űrhajó esetében ez a sebesség 16,6 km/s.


+Fonálngás kísérlet is benne lesz

Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Csillagászat

Kepler törvényei:

• A bolygók a Nap körül közel egy síkban fekvő ellipszispályákon keringenek. E pályák egyik gyújtópontja közös, és ebben a közös gyújtópontban található a Nap.
• A bolygókhoz a Napból húzott vezérsugár egyenlő időközök alatt egyenlő területeket súrol. (=a bolygók napközelben gyorsabban haladnak, mint naptávolban).
• A bolygók keringési időinek a négyzetei úgy aránylanak egymáshoz, mint a Naptól számított közepes távolságaik köbei

Az első két törvény a bolygók és a Nap közötti viszonyra vonatkozik. A harmadik törvény a bolygók pályajellemzőit hasonlítja össze.

Johannes Kepler (magyarul ismert Kepler János néven is ismert, Németország, 1571. – Bajorország, Németország, 1630. ): német matematikus, csillagász és optikus volt, aki felfedezte a bolygómozgás törvényeit, amelyet róla Kepler-törvényeknek neveznek.

Naprendszer szerkezete, nap
A naprendszer: Egy 2 fényév sugarú gömb, melyben közel egy síkban keringenek a bolygók (Merkúr, Vénusz, Föld, Mars, Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz). A naprendszerben a Nap gravitációs ereje a meghatározó, ez tartja a naprendszerben a bolygókat. A Nap gravitációs vonzása azért olyan nagy, mivel a naprendszer tömegének 99%-át magában foglalja ez a csillag.A perdületfőként a körülötte keringő égitestekben van. A naprendszerben a távolságokat csillagászati egységben (AE vagy CsE) mérik, ami az átlagos Nap- Föld távolságnak felel meg (149 597 900 km≈1,5·10^8 km).


Nap: tulajdonságai benne vannak a fgvtáblában vagyrészt-Mag > Sugárzási zóna > Konvektív zóna > Fotoszféra > Kromoszféra > Korona -Magjában a hőmérséklet 10-20·106 K (ott plazmaállapotban van a H), külsején 5800 K 

Energiatermelése:-Kelvin Herman von Helmholtz elmélete:Ha egy gázgömb összehúzódik, akkor a potenciális energiája csökken. Ez az energia viszont növeli a csillag részecskéinek kinetikus energiáját, azaz a csillag anyagának hőmérsékletét. (csillagok kezdeti energiatermelése, később azaz a napra már nem jellemző)
-Mostani elmélet: Nap belsejében uralkodó tízmillió fok körüli hőmérsékleten olyan fúziós reakciósorozat megy végbe, melynek végeredményeképp négy darab protonból, vagyis hidrogén-atommagból egyetlen hélium-atommag keletkezik, melynek során energia szabadul fel (ez a folyamat a magban játszódik le).

Nem biztos hogy kelleni fog a napról:
-a napszél: a Napból nagy sebességgel kiáramló plazma, főleg protonokból (hidrogén ionokból) és elektronokból áll. A Nap tevékenységétől függően változó napszél hatására megváltozik a földi magnetoszféra alakja és mérete. A napszél egy része a mágneses pólusoknál beáramlik és sarki fényt kelt. A nagy napkitöréseket követő földi mágneses viharok kárt tehetnek a műholdakban, erős áramok, komoly zavarok léphetnek fel a földi elektromos hálózatokban, olajvezetékekben Az űridőjárás kihat a földi időjárásra is (a naptevékenység hatására változik a Föld mágneses, sugárzási és plazmakörnyezete, ez a magnetoszféra és a felső légkör közvetítésével kihat az alsó légkörre és a földfelszínre is)


-A napfolt: A fotoszférán látható sötét foltok. Méretük általában akkora, mint a Föld átmérője. A napfolt középpontja, az umbra, mindössze 4000 K körüli hőmérsékletű, körülötte helyezkedik el a penumbra, amelynek a hőmérséklete valamivel magasabb. A napfoltok keletkezése a Nap mágneses terének rendkívüli strukturáltságával függ össze. A napfoltoknál a felszínt áttörő mágneses erővonalkötegek ellene hatnak a hőt szállító áramlásoknak a konvektív zónában, és akadályozzák az energia szállítását a felszínre. Ennek eredményeképpen alakulnak ki az alacsonyabb hőmérsékletű foltok, amelyek kevesebb fényt bocsátanak ki. A napfoltok élettartama általában néhány nap, de a nagyon nagy példányok élettartama több hét is lehet. Általában csoportokban keletkeznek, és két csoportot alkotnak, amelyekben a mágneses tér ellentétes irányú. Alakjuk lehet kerek, ovális, megnyúlt vagy csepp-alakú. A napfoltok száma ciklikusságot mutat, erőteljesen nő, majd erőteljesen csökken. Egy ilyen ciklus átlagos hossza 11 év, ami a Nap mágneses terének 22 éves periódusú pólusváltásával függ össze. A múltban többször is voltak olyan periódusok, amikor a napfolt-tevékenység nagyon alacsony volt, ilyen volt az úgynevezett ”kis jégkorszak” időszaka is, amely a 17. sz. közepétől a 18. sz. elejéig tartott.

Ősrobbanás elmélete:

13,7 milliárd évvel ezelött alakulhatott ki a világegyetem egy rendkívül sűrű és forró állapotból. Az összes létezõ anyag a másodperc tört része alatt alakult ki végtelenûl kis helyen, és hihetetlen sebességgel szórodott szanaszét. Ahogy a Világegyetem tágult,a szétszóródó anyag kezdett lehûlni, az ősrobbanás pillanatában ugyanis mérhetetlenül magas hõmérséklet uralkodott. A kissé már lehûlt anyagelemi részecskéi protonokká és neutronokká egyesültek, ezekbõl pedig létrejöttek a hidrógén és a hélium atomjai. Ma is ez a két gáz alkotja a Világegyetem legnagyobb részét. A csillagászok kimutatták, hogy a Világegyetem még mindig tágul, de elképzelhetõ, hogy a tágulás egyszer majd szûkölésbe fordul, és a Világegyetem újra egyetlen ponttá zsugorodik.
(Az ősrobbanás-elmélet azon a megfigyelésen – az úgynevezett Hubble-törvényen – alapul mely szerint a távoli galakszisok színképvonalai vöröseltolódást szenvednek. Ezt a kozmológiai elvvel összevetve azt kapjuk, hogy a tér az általános relativitás elmélet Friedmann-Lemaître modellje szerint tágul. Ha a múltba extrapoláljuk, akkor ezek a megfigyelések azt mutatják, hogy a világegyetem egy olyan állapotból kezdett tágulni, melyben az anyag és az energia rendkívüli hőmérsékletű és sűrűségű volt.)

Világegyetem szerkezete:
Világegyetem > Szupergalaxisok (sok galaxis) > Galaxisok (sok csillag + bolygóik) > Csillagok, bolygók etc Lokális Halmaz > Tejútrendszer > Naprendszer > Föld

Égitestek, objektumok, etc:
- A bolygó olyan jelentősebb tömegű égitest, amely egy csillag vagy egy csillagmaradvány körül kering, nincs saját fénye (nem termel nukleáris energiát), valamint elegendően nagy tömegű ahhoz, hogy kialakuljon a hidrosztatikai egyensúlyt tükröző közel gömb alak és tisztára söpörte a pályáját övező térséget
- Föld típusú bolygók más néven kőzetbolygók: ide tartozik a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars jellemzőjük a nagy sűrűség, relatíve kis méret és hogy nehéz elemek alkotják
- Jupiter típusú bolygók más néven gázbolygók: ide tartozik a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz ezeknek van gyűrűjük, könnyű elemekből épülnek fel (H, He), kicsi a sűrűségük és nagy a méretük több hőt sugároznak ki, mint amennyit elnyelnek - Egy kisbolygó vagy aszteroida kicsi (a bolygóknál jóval kisebb), szilárd anyagú égitest a Naprendszerben, mely a Nap körül kering. (pl: Plútó)- A csillag a csillagászat szaknyelvében olyan égitest, amely nukleáris energiát termel, így saját fénnyel rendelkezik, szemben a bolygókkal, amelyek központi csillaguk fényét verik vissza, és elenyésző saját fénnyel rendelkeznek (pl. sarki fény).





-A neutroncsillagok nagy mennyiségű szabad neutront tartalmazó maradványcsillagok.
-A fekete lyuk olyan égitest, amelynek a felszínén a szökési sebesség eléri vagy meghaladja a fénysebesség értékét.

-A Naprendszerben az üstökösök olyan Nap körül keringő égitestek, amelyek felszíne a Naphoz közel kerülve felmelegszik és a felszín anyaga gázzá alakul (szublimál), miközben por és kisebb-nagyobb kavicsok szabadulhatnak ki

Vizsgálati módszerek:

• csillagászati színképelemzés (A színképelemzés vagy spektrumanalízis az összetevőire bontott elektromágneses sugárzás, a színkép vizsgálatát jelenti. A színképelemzéssel foglalkozó tudományágat spektroszkópiának nevezzük)
• fotometria (csillagok fényességének a vizsgálata)

• Az elektromágneses hullámok megfigyelése
  
  
  
  • rádiócsillagászat
  • mikrohullámú csillagászat
  • infravörös csillagászat
  • optikai csillagászat
  • ultraibolya csillagászat
  • röntgencsillagászat
  • gamma csillagászat

Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Az anyag kettős természete

A fény hullámtermészetét az interferencia, fényelhajlás, és a polarizáció jelensége bizonyítja (hulámtulajdonságok):

• interferencia:az a jelenség, amelynél a hullámok találkozásából származó eredő hullámkép erősítésekből és gyengítésekből áll. Pl a szappanhártyán vagy az olajfolton látható színes csíkok a fényinterferencia következményei.
• elhajlás: a hullám terjedési irányának változása, ha valamilyen akadály álla hullám útjában. Amennyiben ez az akadály egy optikai rács, a rács lehetővé teszi a fény hullámhosszának mérését, és alkalmazható színképek előállítására.
• polarizáció:a tranzverzális hullámokban több síkban is terjedhetnek rezgések. Ha egy ilyen hullámot keskeny résen bocsátunk át, a résből csak olyan hullámok lépnek ki, amelyek rezgésiránya párhuzamos a rés irányával. Alkalmazása: polárszűrők (fényképezőgép, napszemüveg-tükröző felületek zavart fényeinek kiszűrése)

Részecsketermészetét az bizonyítja, hogy hat rá a gravitáció.

Fényelektromos jelenség A különböző fémekből megfelelő megvilágítás hatására elektronok lépnek ki. Ez a fotoeffektus. A fény képes elvégezni az elektronok kilépési munkáját, ami által létrejöhet a jelenség, azonban ezt nem a megvilágítás erőssége, hanem a megvilágító fény frekvenciája határozza meg. Tehát a kilépő elektronok sebessége csak a megvilágító fény frekvenciájától és a fém anyagára jellemző kilépési munkától függ. A fotoeffektus csak akkor jöhet létre, ha a fény frekvenciája nagyobb egy küszöbnél, a határfrekvenciánál. A fényelektromos jelenség magyarázatára Albert Einstein kidolgozta a fény fotonelméletét. Abból a feltevésből indult ki, hogy a fény elemi, oszthatatlan energiacsomagként (részecskeként, amit fotonnak nevezett el, E=h·f energiaadagokkal (h=Plank állandó)) viselkedik akkor, ha a fém felületén elnyelődik. Ez a h·f energiaadag fedezi az elektron kilépési munkáját (a fennmaradó rész mozgási energia formájában marad meg).

• Alkalmazása: riasztóberendezések, automatikus berendezések (aut. bekapcsolódó világítás – kivéve a hűtőket :D, ajtók, felvonók zárását ellenőrző biztonsági berendezések…), napelem (félvezető anyagból készült fényelektromos érzékelő, melyben fény hatására fezültség keletkezik, és áram indukálódik.)
• Fényelektromos egyenlet: h*f=Eki +Emozg

Albert Einstein munkássága (1879.Németo.-1955 USA) Német fizikus, a modern elméleti fizika egyik megalapozója. 1905-ben megalkotta a speciális, majd 1916-ban az általánaos relativitáselméletet. Jelentőset alkotott a kvantummechanika területén: ő vezette be a fénykvantumok fogalmát, és megadta a fényelektromos-jelenség elméleti magyarázatát. Brown-mozgással kapcsolatos tanulmányai bizonyítékot szolgáltattak az atomok létezésére. A Bose-Einstein eloszlás, mint azóta kiderült, a bozonok (pl. a fotonok) eloszlását írja le. 1921-ben megkapta a fizikai Nobel-díjat.


A fotocella működése a fotoeffektuson alapul. A fotokatódba becsapódó foton a fotokatódból egy elektront üt ki. A kiütött elektronok a pozitívan töltött anód felé repülnek tova és ez így keletkezett áramot mérjük. A fotokatódot érő beeső fotonok fluxusa arányos a mért árammal. Fotocella előnyei: olcsó, egyszerű és - ami a legfontosabb – lineáris karakterisztikájú. Azonban alacsony az érzékenysége, külső áramra van szüksége és különböző fotokatódoknak különböző az átviteli karakterisztikájúk (más hullámhosszú fotonokra más az áram/beeső foton fluxus arány.)

A foton tehát az elektromágneses sugárzás elemi részecskéje. Energiája a Plank-állandó ás az elektromágneses hullám frekvenciájának szorzata: h*f=m*c^2 Tömege (nyugalmi tömege nulla): m=(h*f) / (c^2) A foton sebessége c (fénysebesség), tehát a lendülete: I= m*c = h*f/cFényelektromos egyenlet

A fizikában hullám-részecske kettősségnek nevezzük azt a koncepciót, hogy a fény és az anyag mutat mind hullám-, mind részecsketulajdonságokat. Ez a kvantummechanika egyik központi fogalma.


Louis-Victor de Broglie megfogalmazta a de Broglie hipotézist (de Broglie féle hullámhossz) amiben azt állította, hogy minden anyagnak van hullámtermészete. Összefüggésbe hozta a λ hullámhosszat a p impulzussal. Szigorúan vett tudományos munkáján túl Louis de Broglie gondolkodott és írt a tudományfilozófiáról, beleértve a modern tudományos felfedezések értékét.Louis de Broglie így egy új területet teremtett a fizikában, a hullámmechanikát, egyesítve a fény és az anyag fizikáját. Ezért 1929-ben fizikai Nobel-díjban részesült. Ezen munkájának alkalmazásai közé tartozott az elektronmikroszkóp kifejlesztése, ami sokkal jobb felbontással rendelkezik, mint az optikai mikroszkóp, köszönhetően az elektronnak a fotonéhoz képest rövidebb hullámhosszának.


Anyaghullám:

Anyagi részecskékhez rendelhető hullám. Először amerikai fizikusok mutatták ki az anyaghullámokat kísérletileg: nagy sebességgel repülő elektronok találkozásakor interferencia jön létre, az interferenciakép koncentrikus gyűrűkből áll. Egy részecske anyaghullámának hossza annál kisebb, minél nagyobb a részecske sebessége és tömege

Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Magfizika

Atommag felépítése:
-p+ és n0-kból áll
-általában n0-ból több van, mivel a protonok pozitívak így taszítják egymást
-az úgynevezett "magerők" tartják (van másnéven "erős kölcsönhatás") egyben ezt a tömegdeffektussal lehet kiszámolni az "e=m*c^2" képletből ahol az "m" a tömegdeffektus:
Tömegdeffektus: "A kötött rendszer alacsonyabb energiájú, mint az alkotórészei, amikor nincsenek kötött állapotban, emiatt a tömegüknek kisebbnek kell lennie, mint az összetevők tömegeinek összege. Olyan rendszerek esetén, melyeknél a kötési energia alacsony, ez a kötés utáni „veszteség” elég kicsi hányada lehet a teljes tömegnek. A nagy kötési energiájú rendszerek esetén azonban a hiányzó tömeg könnyen mérhető rész." (kiszámítási módja benne van a fgvtáblában).

-Az atommag tömegének a növekedésével a magerők nagysága is növekszik, viszont egy bizonyos méret után már nem képesek a magerők a mag egészére kihatni, mivel erős exponenciális csökkenés tapasztalható az erő nagyságában a távolság növekedésével. A rendszámnövekedésével a protonok száma is növekszik, így az általuk kifejtett taszítóerő is Ebből következik:

• Legstabilabb maggal a Nikkel-62 (ez után a vas következik) rendelkezik mivel mérete nem túl nagy, viszonylag nehéz, de nincs benne túl sok proton
• A nikkelnél kissebb rendszámú magokra afúzió (összeolvadás), míg a nagyobb rendszámú magokra a frisszó azaz a bomlás/magasadás jellemző (ez nem jelenti azt hogy a nikkel utáni elemeket nem lehet fúzióra késztetni)
• A209-nél több nukleont tartalmazó magok (6 nukleonnyi átmérőnél nagyobbak) túl nagyok lesznek ahhoz, hogy stabilak legyenek, és spontán módon bomlanak könnyebb magokra.

Magfúzió:
-A magfúzió olyan magreakció, ami során két kisebb atommag egyesül egy nagyobbat eredményezve. Ez a folyamat lehet exoterm (energia leadás) vagy endoterm (energia felvétel), a kiinduló magok atomtömegétől függően. Az elemek közül a vas és a nikkel a legstabilabbak (ők rendelkeznek a legnagyobb fajlagos kötési energiával). Ha a fúzióban résztvevő elemek könnyebbek a vasnál, akkor a folyamat energiafölszabadulással jár, ellenkező esetben energiát kell befektetni.
-Ez a folyamat játszódik le a csillagokban és a hidrogénbomba robbanásakor. A vasnál nehezebb elemek fúziója (endoterm voltukból kifolyólag) szélsőséges feltételeket követel, mint például a szupernóva robbanás. A természetben található elemek mind csillagokban és szupernova robbanás közben jöttek létre.
-Hogy a fúzió megtörténjen, az atommagoknak le kell győzniük a potenciálgátat.

Maghasadás:
A maghasadás során egy atommag két vagy több, kisebb magra szakad. A maghasadás során jelentkezhet alfa-, béta-, gamma-, valamint neutronsugárzás is. Ezt (többek között) az atomerőművekben használják ki, ahol szabályozott láncreakcióként megy végbe a maghasadás. Sugárzások (és bomlástípus)

• α-sugárzás: az atommag egy kétszeresen pozitív töltésű, 4-es tömegszámú héliummagot bocsát ki, melyet α-részecskének nevezünk. Roncsolóképessége igen nagy, ám hatótávolsága kicsi (könnyen elnyelődik: papírlap, sőt az emberi bőr is könnyen elnyeli).

Alkalmazása: mesterséges magátalakítások, az elsőt Rutherford végezte 1919-ben Nitrogén és alfarészecske ütközetésével hozott létre oxigént.
Az izotópos füstjelző berendezések működésének elve, hogy a kis áthatoló képességű alfa-részecske a levegőben lebegő szilárd részecskéken (magyarul füst) nagy mértékben elnyelődik, így az átfolyó áram hirtelen lecsökken.

• β-sugárzás: (elektron kibocsátás) áthatolóképessége és roncsolóképessége is az α és γ sugárzás között van. (aluminiumlemezzel pl. már le lehet árnyékolni) Alkalmazása =>????
  
  
  • β-:" A folyamat során egy neutron protonná alakul elektron és antielektron kibocsátás mellett. A keletkező atom rendszáma emiatt eggyel növekszik, tömegszáma változatlan marad. Neutronfelesleggel rendelkező atomokra jellemző."
    
  • β+ : "A folyamat során egy proton neutronná alakul egyszeresen pozitív pozitron (antielektron) és elektron kibocsátása mellett. A keletkező atom rendszáma emiatt eggyel csökken, tömegszáma változatlan marad."

• γ-sugárzás: A gamma-sugárzás nagyfrekvenciájú elektromágneses hullámokból álló sugárzás, mely a gerjesztett atommagok alacsonyabban fekvő állapotba történő átmenetekor, az úgynevezett gamma-bomláskor keletkezik. Ez a bomlás sok esetben kíséri az alfa- és béta-bomlást, valamint a magreakciókat. A gamma-sugárzás töltéssel nem rendelkezik, ezért áthatolóképessége igen nagy ( vastag ólom vagy betonréteg nyeli csak el.), roncsoló képessége azonban kisebb a többi sugárzásénál.

Alkalmazása:

• sterilizálás
• terápia – rákos daganatok eltávolítása
• radiológia – radioaktív izotópok nyomon követése a szervezetben
• gamma radiográfia – roncsolásmentes anyagvizsgálat, átvilágítás, hibakeresés
• elem analízis – karakterisztikus gamma fotonok segítségével

A rádioaktív sugárzások mérése a sugárzások ionizáló és fényfelvillanást okozó hatásán alapszik:
"A Geiger–Müller-cső egy gáztöltésű detektor, ami az ionizáló sugárzás detektálására képes. Általában henger alakú, a közepén egy vékony dróttal. A henger palástja játsza a katód, a drót az anód szerepét. A henger egyik alapján vékonyabb a fal – ezen keresztül jut az ionizáló sugárzás a csőbe. A sugárzás által keltett elektronok és ionok elkezdenek áramlani az elektródák felé, ezzel áramot keltve.A csőre kapcsolt feszültség 1000 V körül mozog. A magas feszültségnek köszönhetően nincs szükség erősítőre, a jelet direkt lehet a számlálóba vezetni – egyszerű modellek esetében egy hangszóróra. A magas feszültség miatt akár egyetlen elektron – ion pár is kisülést okoz, így a Geiger–Müller-cső alkalmatlan energiamérésre. Egyszerűsége miatt azonban ideális eszköz, ha terepen radioaktív sugárzást szeretnénk kimutatni."

A láncreakció típusai:A maghasadáskor létrejövő szabad neutronok lehetővé teszik, hogy a lövedéktermelő hasadási folyamat önfenntartóvá váljon, és a hasadások száma lavinaszerűen megnőjön. Ezt nevezik maghasadásos láncreakciónak. Pl. az uránatommagok hasadásakor a hasadványpárok mellett 2-3 szabad neutron is kilép az elhasadt atommagból.
A szabályozatlan láncreakció megvalósításához (pl. hasadó uránbomba) erősen dúsítani kell az uránt. A láncreakció beindulásához szükséges még, hogy a hasadó anyag tömege elérjen egy bizonyos kritikus tömeget.
Szabályozott hasadásos (+atomerőmű műkődése):láncreakciót az atomreaktorokban valósítanak meg. A szabályozás elve azon alapszik, hogy a kritikus tömeg alatti hasadóanyagot vékony rúd alakú, hermetikusan zárt csövekbe helyezik el. A láncreakció beindulását a csöveket körülvevő neutronlassító közeg (víz vagy grafit), az ún. moderátor alkalmazásával érik el. A láncreakció szabályozását pedig az uránrudak közötti neutronelnyelő (kadmium vagy bór) szabályzórudak mozgatásával oldják meg. A moderátor –hasadóanyag- szabályzórudak elrendezés együttesét, az aktív zónát sugárzáselnyelő tartályban helyezik el, melyet a sugárzásvédelem miatt több méter vastag betonfallal vesznek körül. Az atomerőművekben a hőenergiát maghasadás útján felszabaduló magenergia szolgáltatja, melynek felhasználásával vízgőzt állítanak elő. A vízgőzzel hajtott gőzturbina forgási energiája alakul át a generátorokban villamos energiává. Az atomerőművekben három üzemi kört különböztetünk meg.
Hermetikusan zárt primerkör: itt történik a maghasadás útján felszabaduló hőenergia elszállítása a reaktor aktív zónájából a szekunder kör gőzfejlesztőjébe. A szekunderkörben a nyomás csökkentésével a turbinát meghajtó nagy nyomású gőzt állítanak elő. A harmadik (tercier) körben a turbina fáradt gőzét csapatják le vízhűtéssel.

Atombombák

Az atombombák, vagy fissziós bombák energiájukat a nehézatommagok hasadásából nyerik: nehéz atommagok (urán vagy plutónium) hasadnak könnyebb elemekké neutronok besugárzása révén (ezek újabb neutronokat hoznak létre, melyek újabb atommagokat bombáznak, láncreakciót eredményezve). Az atombombák méretét nem lehet tetszőlegesen növelni, mivel a kritikus tömeg felett maguktól felrobbannak mindenféle külső hatás nélkül.

Hidrogénbombák

A hidrogénbombák, vagy fúziós bombák az atommagok egyesülésén, fúzióján alapulnak, amikor könnyebb atommagok, mint például hidrogén vagy hélium állnak össze nehezebb elemekké nagy energia felszabadulása mellett. A hidrogénbomba elnevezést az alapanyaga miatt kapta, hívják még termonukleáris fegyvernek is, mivel a fúziós reakcióknál a láncreakció beindulásához rendkívül magas hőmérséklet kell. A hidrogénbombák tömegének nincsen felső korlátja, mivel csak akkor robban, amikor megfelelően magas a hőmérséklet.

Háromfázisú bombák A fúzió során nagy mennyiségben keletkeznek neutronok, amelyek lehetővé teszik az uránium 238-as izotópjának a hasadását. A három fázisú bombákban a fúziós magot uránium 238 köpennyel veszik körül. A robbanás erejéhez mind a fúziós, mind a fissziós reakció jeletős részben hozzájárul. (így érik el a fúzióhoz szükséges hőmérsékletet)

Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Az atom szerkezete

Avogadro törvénye:az azonos térfogatú, azonos hőmérsékletű és nyomású gázok azonos számú részecskét tartalmaznak. (Avogadro-szám: 6*1023, a szénatomok száma 12 gramm C12 izotópban )

Elemi töltés: megegyezik a proton töltésével: e=1,6*10-19 C

Elektron: negatív töltésű elemi részecske, John Thompson mutatta ki először. Tömege 9,11*10-31kg, töltése megegyezik az elemi töltéssel, csak negatív. Az atommag körül kering meghatározott energiaszintű pályákon, amelyek állúhullámokkal írhatók fel (Bohr-féle atommodell)

Az atom felépítése (Bohr-féle atommodell szerint): Az atommag pozitív töltésű, protonokból és neutronokból áll (a hidrogén atommagban csak proton van), az atom tömegének legnagyobb része itt található, mégis nagyon apró a teljes atommérethez képest (viszonyítás: ha az atom egy 100m sugarú kör, az atommag sugara 1mm). Az atommag körül keringenek az elektronok, csak meghatározott sugarú (energiaszintű) pályákon. A centripetális erőt az elektrosztatikus vonzás biztosítja. Ezek a pályák állóhullámokként írhatóak le. Ha egy elektron alacsonyabb szintű pályára ugrik, az energiakülönbség foton formájában sugárzódik ki. Magasabb pályára lépéshez viszont külső energiára van szükség.
 
Rutherford szóráskísérlete: Rutherford alfa részecskéket szóratott vékony fémfólián és a várakozásokkal ellentétben azok nagy része lassulás vagy irányváltozás nélkül áthaladt a fólián, kis részük pedig visszaverődött. Ez megcáfolta a Thompson-féle atommodellt, hiszen azon irányváltozás nélkül át kellett volna haladnia a részecskéknek, és le is kellett volna lassulniuk. Ebből kiindulva alkotta meg Rutherford a saját atommodeljét, amely szerint az atommag nagyon kicsi az atom teljes méretéhez képest, de mégis ott található az anyag legnagyobb része.

Atommodellek:

• Thompson-féle: ,,mazsolás puding” az elektronok rendezetlenül helyezkednek el egy pozityv töltésű anyagban
  Ennek az atommodellnek a legnagyobb hiányossága a nem megfelelő tömegeloszlás
• Rutherford-féle: Naprendszerhez hasonló, ahol az elektronok tetszőleges pályákon keringenek az atommag körül, a körpályán tartó erő az elektrosztatikus vonzás.
  A tömegeloszlást itt a szórási kísérlet után úgy írta le, hogy az atommag a teljes atommérethez képest nagyon kicsi, de mégis itt található az anyag legnagyobb része.
  Ez az atommodell hibás, mivel az állandóan gyorsuló elektronoknak sugározniuk kellene, emiatt előbb-utóbb a magba esnének a csökkenő sugarú pálya és az így még jobban növekvő sugárzás miatt.
• Bohr-féle: a Rutherford-modell javított változata, az elektronok nem keringhetnek tetszőleges pályákon, hanem csak meghatározott energiaszinteken, ezek a pályák pedig állóhullámokként írhatóak le.
  Ha az elektron pályát vált, akkor vagy energia kell hozzá, vagy energia sugárzódik ki foton formájában.

Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Megmaradási törvények (energia, tömeg, lendület, töltés)

Lendületmegmaradás: egy zárt rendszer (olyan rendszer, amelyben csak belső erők hatnak) összimpulzusa időben állandó.

Ütközések: -tökéletesen rugalmas: ha a vizsgált rendszer mozgási energiája megmarad
-tökéletesen rugalmatlan: ütközés után a két érintkező test sebessége megegyezik (összetapadnak), de a mozgási energia nem marad meg (például alakváltozási munkára fordítódik)

Energiamegmaradás: az energia nem vész el, csak átalakul.

Hőtan I. főtétele mint energiamegmaradás: mivel az energia nem vész el, csak átalakul, egy adott rendszer és környezete energiájának összege állandó.

Potenciál: Adott mező egy pontjához tartozó érték, amely megmutatja, hogy mennyi munkát végez a mező egy próbatesten/próbatöltésen ahhoz, hogy egy szabadon választott null helyzetből az adott pontba mozgassa.

Konzervatív mező: olyan mező, amely munkavégzése független a megtett úttól, csak a kiinduló és a végpont potenciáljától függ. (pl gravitációs, elektrosztatikus mező)

Mechanikai energia megmaradása: ha egy pontszerű testre csak konzervatív erők (konzervatív mező által kifejtett erő) hatnak, akkor mechanikai energiáinak összege állandó.

Energiaátalakulás rezgőkörökben: egy rezgőkör egy kondenzátor és egy tekercs párhuzamos kapcsolásából alakul ki, itt a rezgőkör paramétereitől függő sebességgel alakul át a kondenzátor energiája a tekercs energiájává és fordítva. Az összenergia ideális rezgőkör esetén állandó.

Töltésmegmaradás: környezetétől elszigetelt rendszerben az elektromos töltés mennyisége megmarad.

Tömeg-energia ekvivalencia: a speciális relativitáselmélet következménye, mely szerint a test nyugalmi energiája megegyezik a tömeg és a fénysebesség szorzatával: E=m*c^2. Tehát a tömeg és az energia arányosak egymással. (maghasadáskor felszabaduló energia számolható vele, a felszabaduló energia a tömegdefektus és a fénysebesség szorzata)

Szétsugárzás: másnéven annihiláció: ha egy elektron és egy pozitron (elektron antirészecskéje, ugyanolyanok a tulajdonságai mint az elektronnak, csak a töltése pozitív) találkozik, kölcsönösen megsemmisítik egymást és két, ritkábban három gamma foton keletkezik (egy nem keletkezhet, mert akkor sérülne a lendületmegmaradás törvénye)

Párkeltés: a foton részecsketermészetével magyarázható; ha elegendően nagy energiájú foton egy atommag közelében halad el, akkor eltűnhet és elektron-pozitron párokat kelthet.

Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Az energia fajtái, munka, teljesítmény

Energia: fizikai alapmennyiség, munkavégzőképességet jelöl.

 

Energiafajták:

• Mechanikai:
  - Mozgási energia: Em=1/2m*v^2
  - Helyzeti (potenciális) energia: Eh=m*g*h
  - Rugalmas energia: Er=1/2D*x^2
• Belső energia:- Egy zárt rendszer összes energiatartalma
  - Nagy része az adott anyag részecskéinek mechanikai energiája (termikus energia): Gázok esetében Eb=f/2*n*R*T
  - ΔEb = Q+W (Termodinamika I. főtétele)
• Kondenzátor enegiája: EC = 1/2C*U^2
• Tekercs energiája: EL = 1/2L*I^2
• Foton energiája: Ef = h*f
• Magenergia: E = m*c^2 (ahol m a tömegdefektus)

Munkatétel: Adott idő alatt a test mozgási energiájának a megváltozása megegyezik azzal a munkával, amit a testen végeztek a rá ható erők.

Teljesítmény: A munka és az idő hányadosa, a munkavégzés sebessége.
P = W/t

Hatásfok: a hasznos és a befektetett munka hányadosa, 1nél kisebb tizedestört.
Az energia-megmaradás törvényének értelmében az energia nem vész el, csak átalakul. Sok folyamatban keletkezik melléktermékként hő. Ezt meg lehet fordítani, így gépeket lehet készíteni (hőerőgépek). Ezek hő befektetésével mechanikai munkát tudnak végezni.

Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Hullámok

A hullám fogalma: a hullám időben és térben tovaterjedő rezgésállapot, mely energiát szállít. A hullámok jellemzői:

• Két szomszédos, azonos fázisú hely térbeli távolsága a hullámhossz, melynek jele λ, mértékegysége m.
• Két szomszédos, azonos fázisú hely időbeli távolsága a periódusidő, jele T, mértékegysége s.
• Az amplitúdó a hullám maximális kitérésének nagysága egy hullámcikluson belül. Jele A, mértékegysége általában méter, hanghullámok esetén azonban nyomásegységben is mérhető.
• A rezgésszám, vagyis frekvencia (f vagy υ) a másodpercenként végzett rezgések száma.
• A terjedési sebesség a haladó hullám meghatározott fázisállapotának tovahaladási sebessége. Jele c és megegyezik a hullám hosszának és a frekvenciájának szorzatával.

Két hullámtípust különböztetünk meg: A longitudinális hullámok kitérése a terjedési iránnyal egybeesik. A különböző közegekben, mint ritkulások és sűrűsödések lépnek fel. Pl. ilyen a legtöbb hanghullám. A tranzverzális hullámokban a kitérés a terjedési irányra merőleges. Ilyen pl. egy húron terjedő hullámok, vagy a szabad elektromágneses hullámok.

Interferenciát akkor észlelünk, ha a hullámok koherensek, vagyis a találkozásuk helyén fáziskülönbségük állandó. Ha a fáziskülönbség a fél hullámhossz páros számú többszöröse, maximális erősítést, ha a fél hullámhossz páratlan számú többszöröse, kioltást tapasztalhatunk.

Rugalmas pontsor (pl kötél) végére érkező hullám mind a rögzített, mind a szabad végről visszaverődik. A visszaverődés a szabad végről azonos, a rögzített végről ellentétes fázisban történik. Alkalmas frekvenciaválasztással elérhető, hogy a rugalmas pontsoron folyamatosan keltett hullám a pontsor végéről visszaverődő hullámmal úgy találkozzon, hogy állóhullámok jöjjenek létre. Állóhullámról akkor beszélünk, ha az egyes pontok mozognak, de a hullám egy adott fázisát nem látjuk továbbhaladni. Duzzadóhelyek: azok a pontok, amelyek maximális amplitúdóval rezegnek Csomópontok: azok a pontok, amelyek nem végeznek rezgést Két duzzadóhely/két csomópont távolsága a hullámhossz fele.

A hang A hang térben terjedő longitudinális mechanikai hullám. A hangforrás egy rugalmas test, vagy közeg, amely egy vele közölt energiát rezgési energiává alakítja.
A hang jellemzői:

• Hangerősség: a hangintenzitással mérhető, amely a hangforrás által az 1 m2 –nyi területre sugárzott teljesítményt jelenti, ezért egysége W/ m^2
• Hangmagasság: a hang rezgésszámával (frekvenciájával) jellemezhető. (pl. az 1:2 frekvenciaarányú hangok hangköze egy oktáv. Egy oktávon belül 7 lépésben követik egymást azok a hangok, amelyeket fülünkkel egymást természetes módon követő egész hangközöknek (dúr skála) érzékelünk. A zenei hangok frekvenciáinak közös viszonyítási alapértéke a normál a hang, melynek értéke 440 Hz. )
• Hangszín: a hangszín annak a következménye, hogy a zenei hangok szinte sohasem egyetlen frekvenciát jelentenek, az alapfrekvencia mellett felharmonikusok is megjelennek.
• Hangsebesség: a hang terjedési sebessége a levegőben 330 m/s. Aszerint változik, hogy milyen közegben terjednek a hullámok. Szintén kiszámítható a c= λ*υ képlet alapján.

Rezonancia: ha a kényszerrezgést létrehozó rendszer frekvenciája megegyezik a kényszerrezgést végző rendszer sajátfrekvenciájával, akkor a rezgő test amplitúdója maximális lesz, ez a jelenség a rezonancia. Ha az amplitúdó nagyon nagyra nő, bekövetkezhet a rezonanciakatasztrófa, melyben minél kisebb a csillapító hatás, annál nagyobb a rezonancia. (1940- Takoma - szoros fölötti híd)

Lebegés: Két közeli frekvenciájú hang együttes megszólaltatásakor egy periodikusan ingadozó erősségű hangot hallunk. Ezt a jelenséget lebegésnek nevezzük.
Doppler-effektus: a hullám frekvenciájában és ezzel együtt hullámhosszában megjelenő változás, mely amiatt alakul ki, hogy a hullámforrás és a megfigyelő egymáshoz képest mozog. Pl. ha sípoló mozdony (adó) közeledik egy megfigyelőhöz (vevő), akkor az utóbbi magasabb frekvenciájú hangot hall, mint a vonaton ülő utas. Miután a mozdony elhaladt a megfigyelő mellett, a frekvencia észrevehetően lecsökken.
Az elektromágneses sugárzás a térben transzverzális hullám formájában terjed fénysebességgel, impulzust szállítva. Részecskéi a fotonok. Elméletét James Clerk Maxwell skót fizikus dolgozta ki, és írta le az ún. Maxwell-egyenletekben (4db van, egyenként makroszkopikus és mikroszkopikus formában)

Az elektromágneses spektrumnak nincs alsó – illetve felső hullámhosszhatára. Az emberi szem által érzékelhető tartomány a 380 és a 780 nm közötti. Az ennél kissebbi tartományba az ultraibolya-, a röntgen- és a gammasugárzás tartozik, a 780nm fölötti hullámhossztartományba pedig az infravörös-, a mikro- és a rádióhullámok.

Rezgőkör: egy tekercs és egy kondenzátor párhuzamosan kapcsolva, a paraméterektől függő sebességgel alakul át a tekercs energiája a kondenzátor energiájává, és fordítva, periodikusan, az összenergia viszont állandó marad

Fénykibocsátás: Magas hőmérsékleten izzó szilárd és folyékony anyagok által kibocsátott fényben az összes árnyalat megtalálható, színképük folytonos. Ez a folytonos színkép nem függ a kibocsátó test anyagi minőségétől.
Izzó gőzök és gázok által kibocsátott fény színképe a kibocsátó gőzre illetve gázra jellemző, vonalas emissziós szinkép.

Fényelnyelés: az izzó gőzök vagy gázok a rajtuk átbocsátott fehér fényből elnyelik azokat a színeket, amiket maguk is kibocsátani képesek. A színképben megjelennek fekete vonalak. Az elnyelési színkép ugyanúgy jellemző az anyagi minőségre, mint az emissziós.

Egy kicsit más hullám - már régebben láttam ezt a filmet, de ahogy a posthoz kerestem a képeket rábukkantam és találtam hozzá ezt a képet és ezt a leírást. A hullám (Die Welle) című német filmet csak ajánlani tudom. Olvassatok többet a A hullám című filmről.

autokrácia = Az autokrácia (magyarul: egyeduralom, önkényuralom) olyan kormányzati forma, amelyben a politikai hatalom egésze egyetlen személy (vagy személyek kis zárt csoportja) kezében összpontosul.A hatalom birtoklását az autokrata többek közt a hagyománnyal, a kritikus erőforrások ellenőrzésével, vagy személyes karizmájával igazolhatja.