4.5 De gulden regel

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

4.5 de gulden regel

Lesdoelen

Je kunt aan het einde van de les:

• rekenen met E z = m · g · h;
  
• uitleggen wat de gulden regel inhoudt;
  
• situaties beschrijven waarin je de gulden regel toepast;
  
• uitleggen in welke situaties er geen netto arbeid op een voorwerp is verricht.

4.2: Je fietst van huis naar school. De afstand is 4000 m. De voorwaartse kracht door het trappen is 35 N.
Bereken de arbeid die je spieren verrichten tijdens de rit naar school.

4.2 Arbeid 

W = F * s 

kracht F (N)

afstand s (m)

arbeid W (Joule)

4.2 Arbeid 

W = F * s 

kracht F (N)

afstand s (m)

arbeid W (Joule) Dus dit is de energie die nodig is bij deze verplaatsing! 

4.5 Energie bij een verticale verplaatsing 

Zwaarte-energie

Arbeid W = F * s

F = Fz = m* g = 10 kg * 9 ,81 = 98,1 N

s = hoogte = 1,2 m

W = 98,1 * 1,2 = 118 J

zwaarte-energie Ez

Ez = m * g * h 

Ez = 10 kg * 9,81 * 1,2m = 118 J

Zwaarte-energie

Het optillen van de doos kost energie. 

De man moet arbeid verrichten

De doos krijgt zwaarte-energie

Zwaarte-energie Ez

Bergbeklimmer Tanja oefent op een klimwand van 37 m hoog.

Tanja, die 50 kg weegt, klimt naar boven.

Hoe groot is de zwaarte-energie van Tanja op 37 m hoogte?

Bergbeklimmer Tanja (50 kg) klimt naar boven op een klimwand van 37 m hoog
Hoe groot is de zwaarte-energie van Tanja op de top?

Zwaarte-energie Ez

De Iraniër Sohrab Moradi heeft het wereldrecord gewichtheffen met trekken en stoten. Hij tilt daarbij de halter van 233 kg vanaf de grond tot boven zijn hoofd.

De zwaarte-energie van de halter neemt hierbij toe tot 4893 J.

Hoe hoog heeft Sohrab Moradi de halter omhoog gestoten?

De zwaarte-energie van de halter (233 kg) neemt hierbij toe tot 4893 J. Hoe hoog heeft Sohrab Moradi de halter omhoog gestoten?

Maar wat als je een katrol gebruikt?

Vaste katrol: 

- De trekrichting verandert

- De kracht blijft hetzelfde

- De hoeveelheid touw blijft hetzelfde 

Losse katrol: 

- De trekrichting blijft hetzelfde

- De kracht wordt twee keer zo klein

- De hoeveelheid touw wordt twee keer zo groot

Rekenen aan de energie

Het gewicht (20 kg) gaat 0,7 m omhoog. 

De zwaarte-energie neemt dus toe met:

Ez = m * g * h

Ez = 20kg * 9,81 * 0,7 = 137 J

Arbeid die je moet verrichten

Daarbij hoor Ftrek = Fz/ 2 = 98,1 J

En je moet 0,7*2 = 1,4 m touw inhalen

W = F*s 

W = 98,1 * 1,4 = 137 J

En deze zijn dus natuurlijk hetzelfde

Ez die het gewicht erbij krijgt

Het gewicht (20 kg) gaat 0,7 m omhoog. 

De zwaarte-energie neemt dus toe met:

Ez = m * g * h

Ez = 20kg * 9,81 * 0,7 = 137 J

4.5 Gulden regel

De energie kun je er niet bij toveren

Ez = m * g * h

W = F * s

Als de kracht kleiner is wordt de afstand groter, want de arbeid blijft hetzelfde

Opdrachten maken

Weektaak:

Waar? Bladzijde 133 t/m 137

Wat? Opdracht 48 t/m 59

Hoe? In je werkboek

Klaar? Nakijken en inleveren via Classroom