Begrippen & formules
Hier vindt u een verzameling van alle begrippen uit de natuurkunde. Op de detailpagina wordt het begrip nader uitgelegd en vindt u de formules die te maken hebben met het begrip.
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 is 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 bv. hele precieze metingen.
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.
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 (W van het Engelse Work) en heeft als eenheid Nm (Newton meter), oftewel Joule (J).
Atoomgetal
Het atoomgetal van een element is het aantal protonen die de atoomkern bevat. Het atoomgetal bepaalt het soort element, waterstof heeft bijvoorbeeld als atoomgetal 1 en zuurstof heeft atoomgetal 8.
Baryon
Dit is een verzamelnaam voor een groep subatomaire deeltjes waartoe ook het proton en het neutron behoren, maar er zijn er nog veel meer. Alle baryonen bestaan uit drie quarks.
Bètastraling
Wanneer een radioactief isotoop bij verval een elektron uitzendt, noemen we dit bètastraling. 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.
Bewegingsenergie
Dit wordt ook wel kinetische energie genoemd. De bewegingsenergie van een voorwerp hangt af van de massa en de snelheid. De bewegingsenergie 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 bv warmte. Als je een voorwerp omhoog gooit wordt bewegingsenergie omgezet in zwaarte energie.
Derde wet van Newton
De derde wet van Newton vertelt ons dat krachten altijd in paren voorkomen en in tegengestelde richting werken. Wanneer je bijvoorbeeld met je hand tegen een muur drukt (actiekracht), valt deze niet meteen om, maar de muur drukt even hard tegen je hand terug (reactiekracht). En de zwaartekracht van de aarde trekt even hard aan een appel als de appel aan de aarde, alleen merk je dat laatste niet omdat de aarde gigantisch veel meer massa heeft dan de appel. Let er wel bij op dat de actiekracht en reactiekracht elkaar niet opheffen, omdat deze krachten alletwee op andere voorwerpen werken (actiekracht op muur, reactiekracht op hand).
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.
Eerste wet van Newton
De eerste wet van Newton vertelt ons dat als de som van alle krachten op een voorwerp nul is, dit voorwerp een constante snelheid in een recht lijn heeft (of stil staat, wat in feite ook een constante snelheid is van 0 m/s).
Elektron
Dit is een 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.
Elementair deeltje
Dit zijn deeltjes die niet verder opgesplitst kunnen worden in andere deeltjes. Voorbeelden hiervan zijn quarks en leptonen (zoals elektronen).
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.
Foton
Een foton wordt gezien als een 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 (ze hebben bv een impuls) als van golven (ze hebben bv een golflengte). Dit wordt ook wel het golf-deeltje dualisme genoemd.
Frequentie
Maat voor het aantal bewegingen in een bepaalde tijdinterval. Van toepassing bij trillingen en draaibewegingen. Frequentie wordt uitgedrukt in Herz (Hz): 1 Hz = 1 trilling per seconde. De frequentie is het omgekeerde van de trillingstijd: f = 1 / T.
Frequentie
f = 1 / T
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.
Gewicht
Gewicht is de grootheid voor de invloed van de zwaartekracht op massa, en moet niet door de war worden gehaald met 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. In Nederland is die gemiddeld 9,81 N/kg.
Halveringstijd
De halveringstijd (van bijvoorbeeld een radioactieve stof) is de tijd die nodig is voordat van een bepaalde hoeveelheid stof de helft is vervallen. Na twee keer de halveringstijd is van de helft die nog over was ook weer de helft vervallen, dus is er nog ½ x ½ = ¼ over, na drie keer is ½ x ¼ = 1/8 over, etc.
Impuls
Impuls is de snelheid van een object maal de massa van dat object: p = m·v en wordt uitgedrukt in kg m s-1.
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.
Kilogram
SI eenheid, behorend bij de grootheid massa. De kilogram wordt afgekort weergegeven als kg. Het voorvoegsel kilo betekent 'duizend' de in het taalgebruik veelgebruikte aanduiding kilo is daarmee onjuist. Zie ook Système International.
Kracht
Kracht is een invloed op een lichaam of systeem wat een verandering van snelheid (grootte en of richting) of vorm teweeg kan brengen.
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: 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.
Lepton
Dit is een groep subatomaire deeltjes waartoe bijvoorbeeld het elektron behoort. Leptonen zijn elementaire deeltjes en kunnen dus niet verder worden opgedeeld in andere deeltjes.
Massa
Dit is de grootheid voor de hoeveelheid materie in een object. Dit moet niet door de war gehaald worden met gewicht, want gewicht is afhankelijk van de zwaartekracht, maar 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.
Meter
SI eenheid, behorend bij de grootheid lengte. De meter wordt afgekort weergegeven als m en is gedefinieerd als de afstand die licht aflegt in een vacuum in 1/299.792.458 van een seconde. Zie ook Système International.
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.
Neutron
Een neutron is een subatomair deeltje zonder elektrische lading (elektrisch neutraal). Atoomkernen zijn opgebouwd uit protonen en neutronen en vormen het grootste deel van de massa van een atoom. De massa van een neutron is ongeveer gelijk aan die van een proton.
Positron
Een positron is 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.
Proton
Een proton is een 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.
Seconde
SI eenheid, behorend bij de grootheid tijd. De seconde wordt afgekort weergegeven als s. Zie ook Système International.
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).
Système International (SI)
Dit is een stelsel van eenheden dat binnen de natuurkunde gebruikt wordt en overal ter wereld hetzelfde is. Het SI heeft zeven basiseenheden, waarvan alle andere eenheden kunnen worden afgeleid. Deze zeven eenheden zijn meter voor lengte, kilogram voor massa, seconde voor tijd, ampère voor elektrische stroom, kelvin voor temperatuur, mol voor hoeveelheid stof en candela voor lichtintensiteit.
Tweede wet van Newton
De tweede wet van Newton vertelt ons dat versnelling en kracht recht evenredig zijn met elkaar, zoals weergegeven in de formule F = m·a. Hierin is F de (netto)kracht op het voorwerp, m de massa van het voorwerp en a de versnelling die het voorwerp ondervindt. Een twee keer zo grote kracht zat het voorwerp dus twee keer zo snel doen versnellen.
Versnelling
Verandering van snelheid in een bepaalde tijd, aangegeven met het symbool a van het Engelse woord accelaration. Wordt uitgedrukt in m/s2 en berekend met de formule a = Δv / Δt.
Wet van behoud van energie
Deze wet vertelt ons dat energie nooit verloren of gemaakt kan worden, het kan slechts worden omgezet in een andere soort energie. Een auto die van 80 km/u afremt naar 50 km/u zet bewegingsenergie om naar warmte, en een loden bal die van 100 m naar beneden valt zet zwaarte energie om naar warmte vanwege wrijving met de lucht, en wanneer deze de grond raakt, raakt hij de rest van zn energie kwijt aan het vervormen van het oppervlak die hij zojuist heeft geraakt (wat weer leidt tot compressie wat weer leidt tot warmtevorming).
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 zwaarte-energie wordt berekend met de formule Uz = mgh.
Zwaartekracht
Zwaartekracht, oftewel gravitatiekracht, is de kracht die twee voorwerpen op elkaar uitoefenen op basis van hun massa’s. Wanneer een van de voorwerpen een planeet is, bijvoorbeeld de aarde, dan spreken we van zwaartekracht. Hoewel het meestal gaat over de zwaartekracht die de 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. Ook goed om te realiseren is dat alle massa in het gehele universum gravitatiekrachten op elkaar uitoefenen, hoe klein het ook mag zijn. De zwaartekracht Fz kan berekend worden met de formule Fz = m·g waarbij m de massa is in kg en g de gravitatieconstante, die in Nederland een gemiddelde waarde van 9,81 N/kg heeft.
Zwaartekracht
Fz = m . g