Paragraaf 4 waterkracht

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

H3 energie

paragraaf 4 waterkracht

soorten energie

Er bestaan vele soorten energie, zo heb je energie nodig om te kunnen bewegen. Bewegingsenergie noemt men in de natuurkunde kinetische energie. Om te kunnen bewegen is energie nodig, deze energie krijg je door te eten en de energie uit dit eten te verbranden in je lijf. De energie die in brandstoffen (dus ook voedsel) zit opgeslagen noemt men chemische energie. wanneer je een trap of berg op loopt, dan kost dit ook energie. Echter eenmaal boven op de berg zou je op een slee naar beneden kunnen glijden (of van de berg af kunnen springen, maar dit is niet raadzaam ;)). wanneer je naar beneden gaat wordt de energie die je hebt opgebouwd tijdens het omhoog gaan weer omgezet in een beweging/snelheid. de energie die je opbouwt tijdens het omhoog gaan noemt met potentiele energie / zwaarte energie. Er zijn nog meer soorten, te denken valt aan elektrische energie, stralingsenergie (o.a. licht) en warmte energie.

energie soorten

kinetische energie (bewegingsenergie)

potentiele energie (zwaarte-energie)

chemische energie (opgeslagen in brandstoffen)

elektrische energie

warmte energie

stralingsenergie

kernenergie

veerenergie

elastische-energie

Hoe noem je de vorm van energie die een bewegende auto heeft?

1. Potentiële energie
2. Chemische energie
3. Kinetische energie
4. Warmte

Hoe noem je de vorm van energie die een in een brandstof zit opgeslagen ?

1. Potentiële energie
2. Chemische energie
3. Kinetische energie
4. Warmte

wet van behoud van energie

Alle vormen van energie kunnen worden omgezet in een andere vorm van energie, dit noem je energie-omzettingen. Een voorbeeld van een Energie-omzetting is bijv. een broodrooster die elektrische energie omzet in o.a. warmte. Of een Auto die kinetische energie (beweging) bezit, wordt afgeremd. Alle bewegingsenergie wordt daarbij omgezet in andere vormen van energie, met name warmte (banden en remmen worden erg heet). 

Energie gaat nooit verloren, dat wil zeggen de Hoeveelheid energie die ergens naar toe gaat om vervolgens omgezet te worden in andere vormen van energie blijft gelijk! dit noemt men de wet van behoud van energie!

De wet van behoud van energie

Energie gaat NOOIT verloren!

E in = E uit

Energie kan wel worden omgezet in andere vormen van energie die wellicht niet altijd wenselijk zijn. Soms wordt dit beschouwd als “verloren” energie, maar de energie is er nog wel en is dus niet echt verloren!

stuwdam en stuwmeer

In landen met (hoge) bergen, zoals frankrijk heeft men vaak hoog in de bergen een stuwdam gebouwd die al het water tegen houd. Er ontstaat achter de stuwdam een stuwmeer. water uit dit stuwmeer kan men naar beneden laten storten door sluizen open te zetten. De zwaarte energie van het water wordt hierbij omgezet in kinetische energie. de kracht van het bewegende water draait een schoepenrad beneden in het dal aan. dit schoepenrad zit vast aan een generator die elektriciteit opwekt.

Ez = Ek

energie soorten

- Ek = kinetische energie (beweging):

-  Ez = potentiele energie/zwaarte energie (hoogte)

 

- Ech = Chemische energie (stookwaarde)

                            

E​k​​=​2​​1​​mv​2​​

E​z​​=m⋅g⋅h

gassen╱vloeistoffen⟶E​ch​​=r​v​​⋅V

vaste⋅stoffen⟶E​ch​​=r​m​​⋅m

m = massa in kg

v = snelheid in m/s

g = gravitatieversnelling in m/s^2

h = hoogte in m

V = volume in m^3

r = stookwaarde/verbrandingswarmte

      in J/kg of J/m^3

vrije val

Bij een vrije val bevindt een voorwerp of persoon zich op een bepaalde hoogte. Het voorwerp of de persoon heeft dan dus potentiele energie opgebouwd (Ez = m x g x h). Als deze persoon of dit voorwerp dan naar beneden valt door los gelaten te worden (zonder gegooid te worden, afgeschoten te worden of zonder invloeden van andere krachten die zorgen voor een beginsnelheid) dan noemt men dit een vrije val. Bij een vrije val heeft een voorwerp of persoon in het begin alleen potentiele energie (zwaarte energie). Al deze energie

wordt omgezet in bewegingsenergie (kinetische energie) immers zal het

voorwerp of de persoon vanuit stilstand gaan versnellen. Het zou kunnen

zijn dat er ook nog een deel van de potentiele energie wordt omgezet in

wrijving in de vorm van bijv. warmte, maar dan moet dit worden a

angegeven in de opdracht. 

(energie-vergelijking) vrije val

Ez = Ek

m⋅g⋅h=​2​​1​​⋅m⋅v​2​​

g⋅h=​2​​1​​⋅v​2​​

als je niet de grootte van de energie hoeft te berekenen, maar bijv. de eindsnelheid, of de hoogte, dan kun je de term massa aan beide kanten weg delen, want die is in beide gevallen even groot (bij twijfel of je m weg mag delen --> deze laten staan!!! dan kan het nooit fout gaan)

voorbeeldsom vrije val

Sabine houd een basketbal op 75cm van de grond en laat deze los. De bal heeft een massa van 1,2kg.

A.) Bereken de hoeveelheid zwaarte energie die de bal bezit op

      75cm van de grond.

Later in deze lessonup leer je meer over de wet van behoud van energie. Je mag er nu vanuit gaan dat alle zwaarte energie wordt omgezet in kinetische energie (dus de wrijving mag je verwaarlozen). er geldt dan dus Ez = Ek

B.) Bereken de snelheid waarmee de bal de grond raakt.

voorbeeld som vrije val

Sabine houd een basketbal op 75cm van de grond en laat deze los. De bal heeft een massa van 1,2kg.

A.) m = 1,2kg                                                                                  B.) 

h = 75cm = 0,75m                                                                                               

g = gravitatieversnelling op aarde = 9,81m/s^2                    

Ez = ?

Ez = m x g x h

Ez = 1,2 x 9,81 x 0,75 = 8,8J

Ez = Ek

Ek = 8,8 J

E​k​​=​2​​1​​⋅m⋅v​2​​⟶v=√​E​k​​:​2​​1​​m​​​

v=√​8,8:​2​​1​​⋅1,2​​​=3,8

m/s

Welke formule hoort bij
zwaarte-energie?

1. E = m x g x h
2. E = 1/2 x m x v^2
3. E = r x V
4. E = r x m

Welke formule hoort bij kinetische energie?

1. E = m x g x h
2. E = 1/2 x m x v^2
3. E = r x V
4. E = r x m

Hoe noemt men de energie die ontstaat wanneer je de hoogte in gaat?

1. potentiele energie
2. kinetische energie
3. chemische energie
4. geen van bovenstaande antwoorden is juist

Aad staat op een heuveltje van 1,3m hoog. Aad heeft een massa van 65kg. Bereken de hoogte energie die Aad bij zich heeft. Noteer alleen het getal.

Nick klimt in een boom. Hij gaat zitten op een tak. Deze tak zit 2,7m hoog. Nick heeft een massa van 45kg. Bereken met welke snelheid Nick de grond raakt wanneer hij valt. Ga er van uit dat er geen energieverlies is (Ez = Ek). Rond af op 1 decimaal.

voor: zwaarte-energie

na: bewegingsenergie