H11.2 Bewegen en energie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 4

Vandaag

Uitleg 11.2

Lesdoelen:

Je leert wat arbeid inhoudt

Je leert wat zwaarte-energie is

je leert wat bewegings-energie is

je leert hoe je bovenstaande kunt berekenen

Kracht en Arbeid

Arbeid (symbool W van "Work") vertelt je hoeveel moeite je moet doen om een voorwerp te verplaatsen. 

Die "moeite" is een vorm van energie

Arbeid

Als je spullen naar boven sjouwt, kost dat.....

MEER/MINDER moeite als het zwaarder is

MEER/MINDER moeite als ik hoger moet

Arbeid

een beweging door een kracht over een bepaalde afstand

W= Arbeid (J)

F= Kracht (N)

s= afstand (m)

W=F⋅s

Newtonmeter en Joule

De eenheid van Arbeid is Nm 

Nm staat voor Newton x meter 

Elke Joule die nuttig gebruikt wordt is 1 Newtonmeter arbeid. 

1 Nm = 1 J

1J = 1 Nm

Voorbeeld

Een auto rijdt 500 m. Tijdens het rijden oefent de motor een voortstuwende kracht van 1000 N uit. Bereken hoeveel arbeid de motor dan heeft geleverd.

F = 1000N    s=500m 

W= Fxs

W= 1000N x 500m

W= 500000J (Nm)
W= 500 kJ

Zwaarte energie

Zorg ervoor dat je m invult in kg!

g is 10 m/s^2 en Ez in Joule

Ez=m⋅g⋅h

voorbeeld

Hoeveel zwaarte energie krijgt een appel van 100 gram wanneer je hem  1,00 meter optilt?

Oplossing

de zwaarte-energie bedraagt 1,0 J

E​z​​=m⋅g⋅h

E​z​​=0,100⋅10⋅1,00

E​z​​=1,00J

bewegingsenergie

m is weer in kg en v in m/s!

E​k​​=0,5⋅m⋅v​2​​

Nu zelf proberen

Eva springt van een hoge duikplank af. De hoogte van deze duikplank is 4,0 meter. Haar massa bedraagt 55 kg.

Bereken met welke snelheid (in km/h) ze in het water komt.

Alle wrijvingskrachten mogen worden verwaarloost.

ordenen

h = 4,0 m

m = 55 kg

g = 10 m/s^2   (want we bevinden ons op de aarde)

plannen

Zwaarte energie wordt omgezet in bewegingsenergie.

Beginsituatie: 100% zwaarte energe en 0% bewegingsenergie

Eindsituatie: 0% zwaarte energe en 100% bewegingsenergie

uitvoeren

Ek = Ez

 0,5·m·v^2 = m·g·h        beide kanten delen door m

0,5·v^2 = 10 * 4               beide kanten vermeniguldigen met 2

v^2 = 80                            beide kanten worteltrekken

                                  = 8,944 m/s ==> · 3,6 = 32 km/h           

 

v=√80

Controle

Heb ik een formule opgeschreven?   ja

Heb ik alles in juiste eenheid staan?   ja

Is het antwoord logisch? 32 km/h is aan de hoge kant, maar dat komt omdat we wrijvingskrachten mochten verwaarlozen. Dus op zich geen gekke waarde.

Vandaag heb je geleerd

Wat arbeid inhoudt

Wat zwaarte-energie is

Wat bewegings-energie is

Hoe je bovenstaande kunt berekenen

W=F⋅s

E​k​​=0.5⋅m⋅v​2​​

E​z​​=m⋅g⋅h