Manhattan Project

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 3

Manhattan Project

• Les 1: Introductie --> inleveren individuele opdracht 1.1 + 1.2
•  Les 2 + 3: Straling
• Les 4 + 5 + 6: Verval
• Les 7 + 8: Veiligheid

Manhattan Project

• Les 1: Introductie 
• Les 2 + 3: Straling
• Les 4 + 5 + 6: Verval
• Les 7 + 8: Veiligheid

Manhattan Project, les 1 Intro

Manhattan Project, les 1 Intro

Individuele opdracht 1:

1.1 Kleur op de wereldkaart de landen in waar kernwapens staan.​

1.2 Hoe weten we of er in Nederland ook kernwapens staan (kan je daar iets over vinden)?​

--> Zoekwoorden (combinaties) suggestie: “informatie”, “aantal kernwapens”, “kernoorlog”, “Landen”, “Nederland”​ (Vergeet niet je bronnen te vermelden)

Opdracht 1.1 + 1.2 inleveren (fysiek): Maandag 12 mei​

1.3 Schrijf in minimaal 200 woorden op wat jij vindt van Kernwapens (eigen mening!)
--> Hulp vragen: Zijn ze nodig? Ben je er bang voor? Kan het je niets schelen? Maakt het voor jou uit hoe je over kernwapens denkt, nu het oorlog is in de Oekraïne? Etc.)

Opdracht 1.3 inleveren (via IL): Donderdag 15 mei

Manhattan Project, les 2

• Duo's maken (zelfde als bij GS!)
• Uitleg PO_natuurkunde deel

Manhattan Project, les 2

• Straling is meer dan alleen maar voorbehouden aan kernenergie en radioactiviteit!
• Telefoon, magnetron, warmte, radiogolven, IR, UV, zichtbaar licht
  

Manhattan Project, les 2

Als je telefoon aan het zenden is, loopt er een wisselstroom door de antenne.

De elektronen in de antenne bewegen met een hoge frequentie op en neer.

--> elektromagentische golven gaan van BRON naar ONTVANGER

Manhattan Project, les 2

Elektromagnetische golven (straling):

▪ bewegen in alle richtingen.

▪ hebben geen stof nodig zoals water of lucht; ook in vacuüm.

▪ hebben in vacuüm altijd dezelfde snelheid; 299 792 458 m/s.
   --> De lichtsnelheid 𝐶.

Het aantal golven per seconde = frequentie (f)

Afstand tussen 2 golftoppen = golflengte (      )

λ

λ=​f​​c​​

Manhattan Project, les 2

Elektromagnetische golven

kunnen worden ingedeeld

op hun golflengte (m):

Zichtbaar licht heeft bv.

golflengtes tussen

380 - 780 nm

(100 nm = 100 nanometer =
100 x 10^-6m)

Manhattan Project, les 2

• Maak in je boek H7.1 opg 6
• Argon 1090 nm = IR
• He/Ca 442 nm = blauw
• Cu 522 nm = groen
• Kr/F 248 nm = UV
• Robijn 694 nm = rood
• N = 337 nm = UV

Manhattan Project, les 2

Hoe korter de golflengte, 

hoe hoger de energie. 

Alle EM-straling met een

kortere golflengte dan

zichtbaar licht kan ioniseren.

Deze straling kan moleculen

kapot maken!

Manhattan Project, les 2

Als EM-straling op een voorwerp valt, kunnen er 3 dingen gebeuren:

1. Doorlaten/transmissie: Bv. zonlicht door een raam
2. Reflecteren: Bv. weerkaatsing van zonlicht op de maan
3. Absorberen: Bv. zonlicht op een zwart gordijn

Het lichaam absorbeert verschillende

soorten straling niet even sterk.

Manhattan Project, les 2

Manhattan Project, les 2

• Maak H7.1 opg 8 (HAVO) 
• Beenderen absorberen de meeste straling
• Er zit een veiligheidsspeld (?!) in de keel
• Het metaal absorbeert ook heel veel straling
  en zit in een gedeelte dat veel straling
  doorlaat

Manhattan Project, les 2

• Maak H7.1 opg 8 (VWO) 
• Het metaal absorbeert heel veel straling
  en zit in een gedeelte dat veel straling
  doorlaat
• lucht - kleding - weefsel - voorwerp - beenderen

Manhattan Project, les 2

Uitleg en werken aan de tijdlijn: opdracht 2

Gebeurtenis 1:  1896 – Wilhelm Röntgen ontdekt Röntgen straling

Minimaal 50 woorden en minimaal uitleg over:

H7.1: Je kunt in het elektromagnetische spectrum soorten EM straling ordenen.

H7.1: Je kunt drie processen beschrijven die kunnen optreden als EM straling op een voorwerp valt.

Gebeurtenis 2: 1896 – Becquerel ontdekt spontane Uraniumstraling

Minimaal 50 woorden en minimaal uitleg over:

H7.3 (VWO) + H7.4 (HAVO) : Je kunt drie soorten straling beschrijven die radioactieve stoffen kunnen uitzenden.

Zoek informatie over Uranium en vertel iets over de eigenschappen van deze stof.

Manhattan Project, les 3

Manhattan Project, les 3

Manhattan Project, les 3

Atoom (Rutherford) bestaat uit:

Kern

* positief geladen protonen = p+

* neutrale neutronen = n0

Elektronenwolk

* negatief geladen elektronen = e-

Manhattan Project, les 3

Atoomnummer = aantal protonen (12)

Massagetal = protonen + neutronen (12 + 12 = 24)

Manhattan Project, les 3

Isotopen

Aantal protonen gelijk maar
aantal neutronen verschillend.

Stabiele isotopen --> de meeste atoomkernen

Instabiele isotopen --> radioactief!

Instabiele kernen zenden straling uit
en vervallen hierdoor tot andere kernen!

Manhattan Project, les 3

Manhattan Project, les 3

Manhattan Project, les 3

Uitleg en werken aan de tijdlijn: opdracht 2

Gebeurtenis 1:  1896 – Wilhelm Röntgen ontdekt Röntgen straling

Minimaal 50 woorden en minimaal uitleg over:

H7.1: Je kunt in het elektromagnetische spectrum soorten EM straling ordenen.

H7.1: Je kunt drie processen beschrijven die kunnen optreden als EM straling op een voorwerp valt.

Gebeurtenis 2: 1896 – Becquerel ontdekt spontane Uraniumstraling

Minimaal 50 woorden en minimaal uitleg over:

H7.3 (VWO) + H7.4 (HAVO) : Je kunt drie soorten straling beschrijven die radioactieve stoffen kunnen uitzenden.

Zoek informatie over Uranium en vertel iets over de eigenschappen van deze stof.

Manhattan Project, les 2

Manhattan Project, les 3

Manhattan Project, les 4

Manhattan Project, les 4

Atoom bestaat uit:

Kern

* positief geladen protonen = p+

* neutrale neutronen = n0

Atoomnummer = aantal protonen (12)

Massagetal = protonen + neutronen (12 + 12 = 24)

Elektronenwolk

* negatief geladen elektronen = e-

Manhattan Project, les 4

Isotopen

Aantal protonen gelijk maar aantal neutronen verschillend.

Instabiele isotopen --> radioactief!

Als een instabiele kern van een atoomsoort straling uitzendt, verandert de kern in een kern van een andere atoomsoort --> Radioactief verval (H7.2)

Manhattan Project, les 4

• Alfaverval: vliegt een deeltje van 2 protonen en 2 neutronen uit de kern
• Betaverval: neutron verandert in proton en elektron, elektron vliegt eruit
  in combinatie met
• Gammaverval: energie! (kan ook solo)

Welke soort straling?

1. Lood-204 vervalt zonder te veranderen in een andere isotoop

2. Nikkel-63 vervalt tot koper-63

3. Radium-224 vervalt tot radon 220

Manhattan Project, les 4

Oefenen met het opstellen van vervalreacties:

De isotopen die bij radioactief verval ontstaan

kunnen zelf ook weer radioactief zijn. 

Die vervallen ook weer en zo ontstaat er een 

reeks vervalstappen na elkaar. De laatste

vervalstap levert dan een stabiele kern op.

Maak de afbeelding hiernaast af op ...

Manhattan Project, les 4

Manhattan Project, les 4

Uitleg en werken aan de tijdlijn: Opdracht 3

Gebeurtenis 3: 1903 - Marie Curie ontdekt radioactiviteit (Min. 50 woorden)

Gebeurtenis 4:1938 - Kernsplijting wordt ontdekt in Berlijn (Min. 50 woorden)

• Beschrijf de 3 soorten straling en de vervalvergelijking. 
• Werk het verval van Uranium-235 (235U) via alpha-straling uit. Dit is het isotoop dat in de atoombom is gebruikt.

Manhattan Project, les 5

Manhattan Project, les 5

Uitleg en werken aan de tijdlijn: Opdracht 4

Gebeurtenis 5: 1945 - (juli) De eerste atoombom wordt succesvol getest (min. 50 woorden)

Gebruik de termen: ‘Splijtstof’, ‘hoogverrijkt Uranium’, ‘isotopen’ en ‘kracht van kernwapens’

Werk uit/ leg uit: Hoeveel energie komt er vrij bij de bovenstaande kernreactie?

Gebeurtenis 6: 1945 - (augustus) Atoombom op Hiroshima + Nagasaki (min. 50 woorden)

Wat is het effect in Druten als de ‘little Boy’ (atoombom op Hiroshima) op Nijmegen centrum zou neerkomen? Wat is het effect in Druten als de ‘W-78’(huidige atoombom van de US) op Nijmegen centrum zou neerkomen? Gebruik:https://nuclearsecrecy.com/nukemap/ (zie IL)

Gebeurtenis 7:  1952 - De Sovjet-Unie test succesvol de eerste waterstofbom (min. 50 woorden)

Leg uit wat het (natuurkundige) verschil is tussen een waterstofbom en de atoombom die op Hiroshima is gebruikt.

Manhattan Project, les 5

Uitleg en werken aan de tijdlijn: Opdracht 4

Gebeurtenis 5: 1945 - (juli) De eerste atoombom wordt succesvol getest (min. 50 woorden)

Gebruik de termen: ‘Splijtstof’, ‘hoogverrijkt Uranium’, ‘isotopen’ en ‘kracht van kernwapens’

Werk uit/ leg uit: Hoeveel energie komt er vrij bij de bovenstaande kernreactie?

Gebeurtenis 6: 1945 - (augustus) Atoombom op Hiroshima + Nagasaki (min. 50 woorden)

Wat is het effect in Druten als de ‘little Boy’ (atoombom op Hiroshima) op Nijmegen centrum zou neerkomen? Wat is het effect in Druten als de ‘W-78’(huidige atoombom van de US) op Nijmegen centrum zou neerkomen? Gebruik:https://nuclearsecrecy.com/nukemap/ (zie IL)

Gebeurtenis 7:  1952 - De Sovjet-Unie test succesvol de eerste waterstofbom (min. 50 woorden)

Leg uit wat het (natuurkundige) verschil is tussen een waterstofbom en de atoombom die op Hiroshima is gebruikt.

Manhattan Project, les 6

Doordringend Vermogen (H7.3)

• Alfastraling: Vrij zwaar deeltje, verliest snel zijn energie, laag doordringend vermogen
• Betastraling: Lichter deeltje. Medium doordringend vermogen.
• Gammastraling: EM-golven, groot doordringend vermogen

Manhattan Project, les 6

Opdracht 5a (havo):

Gebeurtenis 8: 1962 - Eerste atoomvrije bunker wordt in Nederland gebouwd door defensie.

- Minimaal 50 woorden

- Gebruik de termen ‘doordringend vermogen’  en ‘Equivalente dosis’ (H7.3)

Manhattan Project, les 6

Opdracht 5a (vwo):

Gebeurtenis 8: 1962 - Eerste atoomvrije bunker wordt in Nederland gebouwd door defensie.

- Minimaal 50 woorden

- Gebruik de termen ‘doordringend vermogen’  en ‘Equivalente dosis’ (H7.3)

- Lees H7.3 blz. 298: Dracht en Halveringsdikte en maak  opgave 39
(verwerk dit ook in je tijdlijn)

Manhattan Project, les 6

Toevoeging Verval reacties (opdracht 3 + 4):

Bij de bron is een uitleg video van meneer Wietsma hierover te vinden! Het kan je helpen bij de verwerking van specifieke informatie in de tijdslijn.

Manhattan Project, les 7

Manhattan Project, les 7

Manhattan Project, les 7

Opdracht 5b

Gebeurtenis 9:
1968 - Oprichting Nederlandse vereniging voor Nucleaire Geneeskunde.

- Minimaal 50 woorden

- Gebruik de termen ‘isotoop’, ‘Radiotherapie’.

Leerdoelen (H7.3):

Je kunt het verschil tussen besmetting en bestraling uitleggen

Je kunt maatregelen benoemen die de hoeveelheid straling verkleinen die iemand ontvangt

Manhattan Project, les 8

Halfwaardetijd: H7.4 Activiteit en Halveringstijd

Voorbeeld = Radium-226 (Marie Curie) 1620 jaar

Na die tijd is:

- De helft van de instabiele atoomkernen vervallen

- De activiteit van de bron met de helft verminderd

Logboek bij dood M. Curie (1934) = straling 100%

Nu? 2025 - 1934 = 91 jaar, 91 /1620 = 0,06 ^e deel van 50% = 2,8% 

Straalt nu ongeveer nog 97% van de stralingssterkte uit als bij haar dood!

Manhattan Project, les 8

Opdracht 5c

Gebeurtenis 10: 1986 - Tsjernobyl-ramp

- Minimaal 50 woorden

- Leg uit wat het verschil is tussen een kerncentrale en een kernbom

- Leg uit wat ‘halfwaardetijd’ is.

(VWO H7.4): Je kunt de activiteit in de loop van de tijd berekenen 

Werk een voorbeeldopdracht uit: blz. 307 opgave 44!

(In Itslearning staat ook nog een uitlegvideo van Wietsma)