6 vwo herhaling arbeid en energie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Arbeid en energie

6 vwo

Herhaling SE 2

Een auto heeft een actieradius van 800 km en hij rijdt gemiddeld 18 staat tot 1 (Dat betekent dat hij 18 km rijdt op 1 liter benzine). De auto rijdt 100 km/h. De auto rijdt op benzine en benzine heeft een verbrandingswarmte van 33 miljard joule per m^3. De automotor heeft een rendement van 40 %.

Bereken het gemiddelde nuttig vermogen van deze auto gedurende de rit. Geef je antwoord in KW. Denk aan significantie en vermeld ook de eenheid.

uitwerkingen 

De auto legt 800 km af met een snelheid van 100km/h, dat betekent dat hij 8 uur = 28800 seconden over de rit doet.

De verbrandingswarmte is 33 miljard joule per m^3 en dat is 33*10^6 J/L. 

De auto rijdt op 1 liter benzine 18 km, dat betekent dat de auto voor 800 km 44,4 liter benzine nodig heeft. 

In 44,4 liter benzine zitten 44,4* 33 *10^6 = 1,47*10^9 joule aan energie.

Slechts 40% wordt nuttig gebruikt en dat is 58.7*10^8 Joule

Er wordt dus in totaal 58,7*10^8 Joule in 28800 seconden gebruikt. Dat is 20370 J/s = 20 KW

mechanische energie is?

1. de som van alle energieën die met bewegen te maken hebben
2. de som van arbeid en kinetische energie
3. de som van kinetische en zwaarte energie
4. de som van kinetische energie en wrijving

een persoon staat aan de rand van de Grand Canyon op 150 m hoogte. Hij gooit een steen recht omhoog met een beginsnelheid van 12 m/s. Met welke snelheid raakt de steen de grond? Je mag bij deze opgave wrijving verwaarlozen. Geef je antwoord in m/s en denk aan significantie! Je hoeft de eenheid niet te vermelden.

uitwerkingen

stel een energiebeschouwing op: vooraf: mgh + 1/2 * m* v^2 met h = 150 m en v = 12, na: 1/2* m *v^2. De massa kan worden weggestreept en dan geeft invullen van de getallen en oplossen van de vergelijking dat vna gelijk is aan 56 m/s

Een auto rijdt met een constante snelheid van 90,0 (km/h) over een lange rechte weg. De totale wrijving bedraagt 450 (N).Het rendement is 25,0%. De verbrandingswarmte van benzine is 33,0 (MJ) per liter. In een volle tank gaat 50,0 (L) benzine. Bereken hoeveel km de auto met één volle tank kan afleggen. Geef je antwoord in hele kilometers. Je hoeft geen eenheid te vermelden, denk wel aan significantie!

uitwerkingen

v = 90 km/h = 25 m/s

 Pnuttig = F*v = 450 * 25 =11250 (W)

rendement = 25 %, Q = 33 (MJ) per liter (zie BINAS) , η = Pnuttig/Pin *100% invullen levert 25% = 11250/ Pin *100% en dan volgt dat Pin = 45 (kW) 

Q = Pin*t dus t = Q/Pin = 33*10^6/45*10^3 = 733 (s) op 1liter. Op een volle tank dus 50*733 (s) = 36650 (s) Er geldt verder dat x = v*t = 25 * 36650 = 9,2.10^5 (m) = 916 (km)

Een keer per jaar wordt er een wedstrijd gehouden in de Euromast. Het gaat er dan om zo snel mogelijk de trappen van de Euromast op te rennen. Er wordt zo een hoogteverschil van 100 meter overbrugt. Wrijving mag bij deze vraag worden verwaarloosd. Een persoon van 75 kg rent de Euromast op met een gemiddelde snelheid van 3,0 km/h. Bepaal met behulp van de figuur het vermogen dat deze persoon moet leveren. Geef je antwoord in kW en denk aan significantie! De eenheid zelf hoef je niet te vermelden!

Uitwerkingen

De klimtijd bedraagt: t = s/v = 100/(3,0/3,6) = 120 s = 2 minuten

 aflezen in de grafiek geeft dan dat er 8,0 watt/kg moet worden geleverd. De persoon is 75 kg zwaar en moet dan dus 75 * 8 = 600 watt = 0,6 kW leveren.