3.3 Halveringstid med terningkast

Hensikt:Det var å simulere halveringstiden til et radioaktivt stoff ved bruk av terninger. 


Utstyr:

• En plast kopp

• 20 terninger

• Et sted å skrive ned resultatene. (Excel)

Fagstoff:Når vi skal finne ut halveringstiden til et radioaktivt stoff regner vi ut sannsynligheten for at de radioaktive atomkjernene blir spaltet i løpet av et visst tidsrom. Halveringstiden er den tiden det tar før halvparten av atomkjernen (i det radioaktive stoffet) er omdannet til andre atomkjerner. Noen stoffer han lengre eller kortere levetid enn andre stoffer.


Energien som frigjøres i form av radioaktiv stråling blir delt inn i 3 grupper:

Alfastråling: Den kommer i fra heliumskjernen. Noen astabile atomkjerner sender ut partikler som består av 2 nøytroner og 2 protoner. Denne strålingstypen blir kalt alfastråling. Når atomkjernen sender ut alfastråling, vil de nye atomkjernene inneholde to protoner mindre. Det er dannet et nytt grunnstoff med to prontoner og to nøytroner mindre (F.eks sender uran-238 ut alfastråling og blir til thorium-234). 

Betastråling: Det er elektroner. Det har vi når atomkjernen sender ut elektroner med stor fart. Nøytron i atomkjernen blir omdannet til et elektron og et proton. Elektronet forlater atomkjernen med veldig stor fart, mens protonet blir værende. Fordi kjernen nå inneholder et proton mer er det dannet et nytt grunnstoff (F.eks når den ustabile karbon-14-isotopen blir omdannet til nitrogen-14).

Gammastråling: Det er elektromagnetisk stråling som består av energirike fotoner. Energien i fotonene er en form for "overskuddsenergi" som atomkjernene frigjør etter å ha sendt ut alft- eller beta-stråling. Energien til gammafotonene er mange tusen ganger større enn energien til røntgenfotonene og flere hundre tusen ganger større enn energien til fotonene i synlig lys. 

Fremgangsmåte:
Først lager man en tabell med 5 serier. Så kaster du alle de 20 terningene 10 ganger i hver serie. Til sammen blir det 100 kast. En sekser på terningen tilsvarer en spaltning av en atomkjerne. Da derfor bort terningene du får 6'er på i hvert kast og skriv ned i tabellen hvor mange ikke-seksere du har igjen.

Terningene kastes ca en gang i minuttet, 100 ganger etter at vi har kastet alle terningene. Y-aksen er antall terninger/radioaktivt stoff og x-aksen er antall minutter.

Feilkilder:
For å få et mest mulig nøyaktig resultat, så er det viktig at terningene kastes slik at utfallet er helt tilfeldig. Det vil si at terningene ikke detter ed fra bordet eller blir tulla med. Det er også viktig å være nøyaktig ved avlesningen for å få et mest mulig nøyaktig resultat.


Konklusjon:
Vi kan bruke terninger og terningskast for å finne ut halveringstiden til et radioaktivt stoff, fordi som å få en 6'er på terningen, har stoffet en viss sannsynlighet for at atomkjernen spaltes og det sendet ut stråling. Jo flere kast vi kaster med terningene, jo sikrere og mer presist gjennomsnitt får vi. Alle radioaktive stoffer har en havleringstid og denne kan være forskjellig. Alt fra 3 døgn til 4000 år.

Hvis vi tenker oss at terningene kastes en gang i minuttet, vil halveringstiden på mitt forsøk være 3.5 minutt.

2.3 Stjernehimmel

Hensikt: 
Observere stjernehimmelen og se hvordan stjernene beveger seg


Utstyr:
- Egne øyne
-Stjernehimmel
-En app for å se stjernene


Fagstoff:

En stjerne er en stor glødende gasskule i verdensrommet som stråler fordi den produserer energi ved fusjoner i sentralområdene. På grunn av den høye temperaturen i stjernens kjerne skjer det en fusjon, altså en sammensmeltning av hydrogenkjernen. Stjernene ligger ofte samlet i galakser og "våres" galakse heter Melkeveien.  

En stjerne dannes ved at en støv- og gassky trekker seg sammen på grunn av deres egen tyngdekraft. Ved sammentrekningen varmes skyene opp. Temperaturen blir til slutt så høy (Ca 10 mill °C. ) at kjerneraksjoner finner sted. Da slutter skyene å trekke seg sammen og det er blitt dannet en stjerne. 

En stjernes levetid avhengir av massen. Tunge stjerner vil brenne sitt hydrogen fortere, og vil da dø fort. Derfor er også prosessen der en stjerne dør forskjellig ut ifra størrelsen og massen til stjernen. Vi deler det opp i tre typer: liten stjerne (0,5 solmasse), middels stjerne (0,5-15 solmasser) og stor stjerne (over 15 solmasser). 

Forskere har forsket så stjernener i mange år og har funnet ut ulike metoder som forteller oss om avstanden til stjernen, temperaturen, bevegelsen og kjemiske sammensetninger. 
Selvom det vi ikke ser det så beveger stjernene seg. De kan bevege seg mot oss, fra oss, rundt sin egen akse og i bane med flere andre stjerner. For å se hvor en stjerne beveger seg kan vi bruke dopplereffekten som er en god metode å bruke. Den går ut på at en stjernes bølgelengde er kortere når den beveger seg mot jorden, og lengre når den beveger seg vekk fra jorden. 


Fremgansmåte:
-Finne forskjellige stjernebilder
-Se om stjernene forflytter seg over tid
-Se om enkelte stjerner har forskjellige farger


Hypotese:
Jeg tror stjernene beveger seg under det tidsrommet jeg observerer de på. 


Resultater:

Det første jeg skulle gjøre var å lokalisere Karlsvogna. Den består av sju stjerner hvor den siste er en dobbelstjerne som har navnene Mizar og Alcor. Jeg fant Karlsvogna, men klarte ikke å se dobbelstjernene siden jeg ikke brukte kikkert. 

Den andre punktet på lista var å finne Polarstjerna. Det er den siste stjerna i halen på lillebjørn. 

Så i det tredje punktet så skulle jeg se hvordan Karlsvogna og Polarstjerna var plassert i forhold til meg. Da observerte jeg ved bruk at appen på mobilen, ventet et par timer og observerte igjen. Når jeg skulle observere siste gangen fant jeg ut at appen ikke fungerte som den skulle, men viste fra det jeg har lært at de hadde beveget seg i forhold til meg. Årsaken til at de har forflyttet seg er fordi jorda roterer rundt sin egen akse, og fordi stjernene og andre ting i unvierset beveger seg. Stjernebildet vil da bli forskjellig ut ifra hvor du observerer det fra. Stjernebildene vil se ulike ut ifra nord, sør, øst og vest, men det er fortsatt de samme stjernebildene og stjernene. Vi som observerer fra den nordlige halvkule, vil se at stjernene beveger seg rundt polarstjernen, men stjernebildene beveger seg ulikt ut ifra hvor du er. 

Det fjerde punktet på lista var å finne Kassiopeia. Dette kunne jeg finne ved å se fra hanken på Karlsvogna til Polarstjerna og videre gjennom denne. 

Neste punkt var å lokalisere Andromedagalaksen. Denne finner man hvis man fortsetter videre gjennom Kassiopeia. Dette er den eneste galaksen vi kan se med det blotte øyet fra den nordlige halvkule. Altså den eneste vi kan se utenfor vår egen galakse, Melkeveisystemet. Se etter stjernebildet Pagasus. Finn den andre stjerna i hanken i Pegasus, like over denne er Andromedagalaksen. 

Så skulle jeg finne stjernebildet Svanen. Denne fant jeg ikke ved å bruke appen, dette kan være fordi appen ikke fungerte. 

Neste punkt var å finne stjernebildet Orion, hvis man observerte på vinteren. Her skulle vi også se om de to stjernene Betelgeuse og Rigel hadde forskjellige farger og hvorfor de hadde det. Dette klarte jeg ikke å se ved bruk av appen. Men med bakgrunn for hva jeg har lært så har de har forkjellige farger, og grunnen til dette er at temperaturforkjellene i stjernen skaper forkjellige farger. 

Like under Orions belte finner du Orions sverd. Det er her det i dag dannes stjerner. 

Det siste jeg skulle gjøre var å finne Sirius. Den ligger nede til venstre for Orion. Dette er himmelens mest lyststerke stjerne sett bort ifra sola. 

Feilkilder:

Her er det en del feilkilder som kan oppstå.

Den kvelden jeg gjorde forsøket var det ikke stjerneklart ute så jeg måtte kun følge appen. Dette gjorde det mer vanskelig å finne ut om svarene jeg fikk var riktige eller ikke når jeg ikke kunne se det selv ute. Når jeg senere skulle finne ut om Karlsvogna og Polarsterna hadde flyttet på seg viste appen endringer som var urealistiske. Det var da jeg skjønte at den ikke fungerte riktig. 

En anne feilkilde kan også være at jeg ser på feil kilder fordi jeg ikke står på samme sted når jeg observerer andre gangen. Det er også vanskelig å se alt med egne øyne, så det er en fordel å bruke en kikkert også. 

Kilder:

https://snl.no/stjerne

http://katrinenaturfag.blogspot.no/2014/01/forsk-23-stjernehimmelen.html

Naturfagsboka