A Szilárd Leó Fizikaverseny kísérleti feladatai
A verseny felépítése Selejtező
(3 órás feladatsor, 10 feladat, a tanárok javítják, a továbbküldött dolgozatokat a versenybizottság felüljavítja) 350350400 résztvevő, 6565-90 iskolából Döntő, 20 felsőéves, 10 alsóéves – Feladatsor – Számítógépes szimulációs feladatok – Mérés MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
2
Szimulációk Millikan
kísérlete Ciklotron működtetése Urándúsítás diffúzióval PWR reaktor üzemeltetése Reaktor kritikus zónájának tervezése Ipari tomográfia
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
3
Szilárd verseny A
feladatok csoportosítása
– Téma szerint: 84 feladat, 19 típus – Komplexitás szerint: 42 közepes, 35 egyszerű, 7 komplex – Megoldási lehetőség szerint: 40 szöveges, 29 számolós, 15 vegyes – Itemek száma szerint: 3,4 átlagos itemszám MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
4
Feladatok csoportosítása téma szerint atommagok,
nehéz atommagok, izotópok, radioaktivitás, bomlási sorok, radioaktív órák, detektorok, orvosi fizika, sugárvédelem, maghasadás, reaktorok, asztrofizika, radon, fúzió, milyen lenne a világ, környezetvédelem, fizikatörténet, részecskefizika, szórási kísérletek, Cserenkov--sugárzás, Cserenkov kvantummechanika, ComptonComptoneffektus.
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
5
Feladatok csoportosítása jelleg szerint
Elméleti – Milyen lenne a világ, ha a neutron tömege megegyezne a protonéval?
Kiszámolandó – Egy erőmentes R sugarú merev falba zárunk egy elektront. Becsüljük meg, hogy mekkora nyomást fejt ki a gömb falára az elektron kvantumos mozgásából adódóan? (Ezt szokták Scrődinger--nyomásnak nevezni.) Scrődinger – A becslést felhasználva határozzuk meg azon gömbök sugarát, amelyek belsejében csak egyegy-egy elektron tart egyensúlyt a külső légnyomással.
Elméleti és kiszámolandó – A rádium bomlása során egy 3,7543.10 3,7543.10--25 kg tömegű radon atommag és egy 6,6447.106,6447.10-27 kg tömegű α - részecske keletkezik. Az α – részecske 1,517.107 m/s sebességgel lép ki. Az elmélet szerint a bomlás során 7,78.107,78.10-13 J energia szabadul fel. – Ténylegesen ekkora a keletkező α – részecske mozgási energiája? Ha igen, miért, ha nem akkor mi lehet az oka?
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
6
Kísérleti feladatok évenként 1998
Természetes eredetű radioaktív elemek vizsgálatavizsgálata- Radioaktív anyag helymeghatározása 1999 Porkeverék káliumkálium-klorid (KCl) tartalmának meghatározása 2000 Ásványi por radioaktivitásának mérése--Felezési idő mérése mérése
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
7
Kísérleti feladatok évenként 2001
γ-abszorpciós gyengülési együtthatók mérése 2002 Tórium Tórium--β-forrás radioaktív sugárzásának vizsgálata 2003 Porkeverék káliumkálium-klorid (KCl) tartalmának meghatározása
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
8
Kísérleti feladatok évenként 2004
β-sugarak különböző fémlemezekről történő visszaverődésének vizsgálata 2005 Planck Planck--állandó mérése LEDLED-ek segítségével 2006 Természetes eredetű radioaktív elemek vizsgálata 2007 β-sugárzás energiájának nagyságrendjére adott becslés
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
9
Kísérleti feladatok évenként 2008
Elektromágneses keringető szivattyú modellje 2009 Galvanizálás hatásfokának meghatározása 2010 Elektron fajlagos töltésének meghatározása „varázs„varázs-szem” segítségével
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
10
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
11
A megoldás eredményessége
Átlag 9-10
4,7
Megoldás % 18,8
11--12 11
15,1
60,2
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
Szórás
6,8
4,3
12
Béta sugárzás átlagos energiájának becslése
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
13
Béta sugárzás átlagos energiájának becslése
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
14
Az eredmény 60 50 40 Adatsor1
30
Adatsor2
20 10 0 -40
-20
MAFIOK 2010. augusztus 25.
0
20
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
40
15
Elektron fajlagos töltésének mérése „varázsszem”„varázsszem”-mel
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
16
Elektron fajlagos töltésének mérése „varázsszem”„varázsszem”-mel
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
17
Elektron fajlagos töltésének mérése „varázsszem”„varázsszem”-mel
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
18
Szilárd verseny A versenyek összesített eredménye 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
9-10 oszt. 11-12 os zt.
1999
2000
MAFIOK 2010. augusztus 25.
2001
2002
2004
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
2005
19
Szilárd verseny Megoldások eredménye: – 2001 2001--ben 77,7 % – 2004 2004--ben 44,5 % A feladatok összessége ebből a szempontból jól megfelel a célnak, maga a verseny nem túl könnyű és nem túl nehéz, a feladatok megoldhatóak, de nem mindenki tudja őket megoldani.
MAFIOK 2010. augusztus 25.
Ujvári Sándor Óbudai Egyetem AREK
20