Opgaven week 1
1) Het is gebruikelijk in de astrofysica, de atoomfysica en de deeltjesfysica om de eenheden ħ (= 1.054x10-34 Js) en c (=2.998x108 m/s) te gebruiken als fundamentele maten voor Energie*tijd en snelheid. Zo kan men gemakkelijk energieen, lengtes, massas, impulsen en tijden in dezelfde eenheden uitdrukken. De energie wordt typisch uitgedrukt in elektronVolt (eV), de energie die een deeltje met elementaire lading e krijgt in een potentiaal van 1 V:
1 eV= 1.602x10-19 J.
De massa van een elektron is bijvoorbeeld gelijk aan 511 keV/c2. Een impuls kan worden uitgedrukt in eV/c, een afstand in (ħc) eV-1.
a) De energie van een foton is gelijk aan hf (met f de frequentie), de golflengte is c/f (met c de lichtsnelheid). Reken uit voor een foton met energie van 1 eV, wat de energie is in Joule, de frequentie in Hz, de golflengte in meter en de impuls in kilogram meter per s (kg m/s).
b) Reken uit hoeveel meter de afstand van 1 lichtjaar is.
c) de zon staat op 150 miljoen kilometer afstand van de aarde, hoeveel lichtjaar is dat?
2) De gemiddelde luchtdruk op zeeniveau bedraagt ongeveer 1.01x105 Nm-2. Lucht bestaat voor 79% uit stikstof, een molekuul met een massa van ongeveer 4.65x10-26 kg (dus een gewicht van ongeveer 4.55x10-25N).
Reken uit, hoeveel stikstof molekulen er ongeveer de dampkring zitten.
Hoeveel stikstofmolekulen adem je ongeveer per minuut in en uit ?
Laten we aannemen dat de molekulen zich volkomen homogeen verspreiden over de gehele atmosfeer in tien jaar tijd. Schat, hoeveel stikstofmolekulen je deze minuut inademt, die iemand anders 10 jaar terug gedurende 1 minuut heeft uitgeademt.
3) De relatie tussen de gemiddelde afstand a van een planeet tot de zon en de omloopstijd T kan worden uitgedrukt als  . In de tabel hier beneden staan de afstanden a uitgedrukt in AE (1 AE = 1.49x1011 m) en omloopstijden van een aantal planeten.
Planeet
|
A (AE)
|
T(jaar)
|
Mercurius
|
0.387
|
0.240
|
Venus
|
0.723
|
0.615
|
Aarde
|
1
|
1
|
Mars
|
1.523
|
1.881
|
Jupiter
|
5.203
|
11.86
|
Saturnus
|
9.54
|
29.46
|
Bepaal de waarde van n.
Als a in km wordt uitgedrukt en T in s, wat is dan de waarde (en eenheid) van de constante c?
Wat is de verhouding van de snelheid van een planeet en de afstand tot de zon?
Antwoorden:
1a) 1.60x10-19 J, 
|
