A Szilárd Leó Fizikaverseny kísérleti feladatai
A verseny felépítése Selejtező (3 órás feladatsor, 10 feladat, a tanárok javítják, a továbbküldött dolgozatokat a versenybizottság felüljavítja) 350-400 résztvevő, 65-90 iskolából Döntő, 20 felsőéves, 10 alsóéves Feladatsor Számítógépes szimulációs feladatok Mérés Óbudai Egyetem AREK 2
Szimulációk Millikan kísérlete Ciklotron működtetése Urándúsítás diffúzióval PWR reaktor üzemeltetése Reaktor kritikus zónájának tervezése Ipari tomográfia 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 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, sugárzás, MAFIOK kvantummechanika, 2010. augusztus Compton- Óbudai Egyetem AREK effektus. Óbudai Egyetem AREK 5
Feladatok csoportosítása jelleg Elméleti szerint 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 nyomásnak nevezni.) A becslést felhasználva határozzuk meg azon gömbök sugarát, amelyek belsejében csak egy-egy elektron tart egyensúlyt a külső légnyomással. Elméleti és kiszámolandó A rádium bomlása során egy 3,7543.10-25 kg tömegű radon atommag és egy 6,6447.10-27 kg tömegű α - részecske keletkezik. Az α részecske 1,517.107 m/s sebességgel lép ki. Az elmélet szerint a bomlás során 7,78.10-1313 J energia szabadul fel. Ténylegesen ekkora a keletkező α részecske mozgási energiája? Ha igen, miért, ha nem akkor mi lehet az oka? Óbudai Egyetem AREK 6
Kísérleti feladatok évenként 1998 Természetes eredetű radioaktív elemek vizsgálata- Radioaktív anyag helymeghatározása 1999 Porkeverék kálium-klorid klorid (KCl) tartalmának meghatározása 2000 Ásványi por radioaktivitásának mérése-felezési idő mérése Óbudai Egyetem AREK 7
Kísérleti feladatok évenként 2001 γ-abszorpciós gyengülési együtthatók mérése 2002 Tórium-β-forrás radioaktív sugárzásának vizsgálata 2003 Porkeverék kálium-klorid klorid (KCl) tartalmának meghatározása Óbudai Egyetem AREK 8
Kísérleti feladatok évenként 2004 β-sugarak különböző fémlemezekről történő visszaverődésének vizsgálata 2005 Planck-állandó mérése LED-ek segítségével 2006 Természetes eredetű radioaktív elemek vizsgálata 2007 β-sugárzás energiájának nagyságrendjére adott becslés Óbudai Egyetem AREK 9
Kísérleti feladatok évenként 2008 Elektromágneses keringető szivattyú modellje 2009 Galvanizálás hatásfokának meghatározása 2010 Elektron fajlagos töltésének meghatározása varázs-szem szem segítségével Óbudai Egyetem AREK 10
Óbudai Egyetem AREK 11
A megoldás eredményessége Átlag Megoldás % Szórás 9-10 4,7 18,8 4,3 11-1212 15,1 60,2 6,8 Óbudai Egyetem AREK 12
Béta sugárzás átlagos energiájának becslése Óbudai Egyetem AREK 13
Béta sugárzás átlagos energiájának becslése Óbudai Egyetem AREK 14
Az eredmény 60 50 40 30 20 Adatsor1 Adatsor2 10 0-40 -20 0 20 40 Óbudai Egyetem AREK 15
Elektron fajlagos töltésének mérése varázsszem -melmel Óbudai Egyetem AREK 16
Elektron fajlagos töltésének mérése varázsszem -melmel Óbudai Egyetem AREK 17
Elektron fajlagos töltésének mérése varázsszem -melmel Óbudai Egyetem AREK 18
Szilárd verseny A versenyek összesített eredménye 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1999 2000 2001 2002 2004 2005 9-10 oszt. 11-12 oszt. Óbudai Egyetem AREK 19
Szilárd verseny Megoldások eredménye: 2001-ben 77,7 % 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. Óbudai Egyetem AREK 20