Oefentoets Hoofdstuk Energie

Oefentoets Energie

Hoofdstuk Energie VWO

Denk altijd aan significante cijfers en eenheden. Er wordt geen formuleblad gegeven,

in BINAS T35 staan alle formules die je nodig hebt. Denk ook aan T28B voor eventuele stookwaarden.

1 / 25

Slide 1: Slide

NatuurkundeMiddelbare schoolhavo, vwoLeerjaar 4

This lesson contains 25 slides, with interactive quiz and text slides.

Lesson duration is: 45 min

Items in this lesson

Oefentoets Energie

Hoofdstuk Energie VWO

Denk altijd aan significante cijfers en eenheden. Er wordt geen formuleblad gegeven,

in BINAS T35 staan alle formules die je nodig hebt. Denk ook aan T28B voor eventuele stookwaarden.

Slide 1 - Slide

Opgave 1 - Energie

a. Bereken de hoeveelheid kinetische energie van een auto met een massa van 2300 kg en een snelheid van 120 km/h.

b. Een sinaasappel met een massa van 0,350 kg ondervindt een wrijvingskracht van 300 mN terwijl het 2,34 m naar beneden valt. Bereken de warmte die hierbij ontstaat in mJ.

c. Gedurende de Apollo 15 missie liet David Scott onder andere een hamer van 950 g vallen op het maanoppervlak vanaf een hoogte van 1,42 m. Bereken de zwaarte-energie van de hamer. Gebruik BINAS T31.

Slide 2 - Slide

Opgave 1A - Antwoord

a. Bereken de hoeveelheid kinetische energie van een auto met een massa van 2300 kg en een snelheid van 120 km/h.

E^{​ k i n ​ ​} = \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 ​} m v^{​ 2 ​ ​} = \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 ​} \cdot 2300 \cdot (33, 3)^{​ 2 ​ ​} = 1, 28 \cdot 1 0^{​ 6 ​ ​} J

m = 2300 k g v = 120 k m \cdot h^{​ - 1 ​ ​} = 33, 3 m \cdot s^{​ - 1 ​ ​}

Slide 3 - Slide

Opgave 1B - Antwoord

b. Een sinaasappel met een massa van 0,350 kg ondervindt een wrijvingskracht van 300 mN terwijl het 2,34 m naar beneden valt. Bereken de warmte die hierbij ontstaat in mJ.

Gegevens:

Berekening:

Q = F^{​ w ​ ​} \cdot s = 0, 300 \cdot 2, 34 = 0, 702 J = 702 m J

m = 0, 350 k g F^{​ w ​ ​} = 300 m N = 0, 300 N h = 2, 34 m

Slide 4 - Slide

Opgave 1C - Antwoord

c. Gedurende de Apollo 15 missie liet David Scott onder andere een hamer van 950 g vallen op het maanoppervlak vanaf een hoogte van 1,42 m. Bereken de zwaarte-energie van de hamer. Gebruik BINAS T31.

Gegevens:

Berekening:

E^{​ z ​ ​} = m g h = 0, 950 \cdot 1, 62 \cdot 1, 42 = 2, 19 J

m = 950 g = 0, 950 k g h = 1, 42 m g^{​ m a a n ​ ​} = 1, 62 m \cdot s^{​ - 2 ​ ​}

Slide 5 - Slide

Opgave 2 - Boogschieten

Een boogschutter pakt een pijl met een massa van 18 g om weg te schieten. Hij trekt de pijl

74 cm naar achter. Als de pijl wordt losgelaten schiet deze weg met een snelheid van 69 m/s. De boog heeft een C van 324,3 N/m.

a. Toon met een berekening aan dat de veerenergie in de gespannen boog voor het moment dat de pijl wordt losgelaten, 89 J bedraagt.

b. Bereken de kinetische energie van de pijl als deze de boog verlaat.
c. Bereken hoeveel energie er "verloren is gegaan" aan warmte.

d. Waarom is “verloren gegaan” natuurkundig gezien eigenlijk geen goede uitdrukking.

Slide 6 - Slide

Opgave 2A - Antwoord

a. Toon met een berekening aan dat de veerenergie in de gespannen boog voor het moment dat de pijl wordt losgelaten, 89 J bedraagt.

_______________________________________________________________

E^{​ v e e r ​ ​} = \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 ​} C u^{​ 2 ​ ​} = \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 ​} \cdot 324, 3 \cdot (74 \cdot 1 0^{​ - 2 ​ ​})^{​ 2 ​ ​} = 89 J

m^{​ p i j l ​ ​} = 18 \cdot 1 0^{​ - 3 ​ ​} k g

u^{​ p i j l ​ ​} = 74 \cdot 1 0^{​ - 2 ​ ​} m

F^{​ s p a n ​ ​} = 240 N

v = 69 m \cdot s^{​ - 1 ​ ​}

C = 324, 3 N \cdot m^{​ - 1 ​ ​}

Slide 7 - Slide

Opgave 2BC - Antwoord

b. Bereken de kinetische energie van de pijl als deze de boog verlaat.

_______________________________________________________________

c. Bereken hoeveel energie er "verloren is gegaan" aan warmte.

E^{​ k i n ​ ​} = \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 ​} m v^{​ 2 ​ ​} = \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 ​} \cdot (18 \cdot 1 0^{​ - 3 ​ ​}) \cdot (69^{​ 2 ​ ​}) = 43 J

m^{​ p i j l ​ ​} = 18 \cdot 1 0^{​ - 3 ​ ​} k g

u^{​ p i j l ​ ​} = 74 \cdot 1 0^{​ - 2 ​ ​} m

F^{​ s p a n ​ ​} = 240 N

v = 69 m \cdot s^{​ - 1 ​ ​}

E^{​ t o t, b e g i n ​ ​} = E^{​ t o t, e i n d ​ ​}

E^{​ v e e r ​ ​} = E^{​ k i n ​ ​} + Q

Q = E^{​ v e e r ​ ​} - E^{​ k i n ​ ​} = 89 - 43 = 46 J

Slide 8 - Slide

Opgave 2D - Antwoord

d. Waarom is “verloren gegaan” natuurkundig gezien eigenlijk geen goede uitdrukking.

Omdat de Wet van behoud van Energie stelt dat er geen energie gemaakt of verloren gaat. Energie wordt alleen omgezet van de ene vorm in de andere vorm.

Slide 9 - Slide

Opgave 3 - Pakhuis

In een pakhuis staan een aantal kisten opgeslagen (zie afbeelding hier rechtsonder).

a. Welke kist heeft de grootste zwaarte-energie? Ga er hierbij
vanuit dat de hoogte van elke verdieping hetzelfde is.

b. Het verschil in zwaarte-energie tussen kist A en kist D
bedraagt 667 J. Bereken hiermee de verdiepingshoogte.

c. Hoeveel energie zou het kosten om de zwaarste kist van de
onderste verdieping naar de bovenste verdieping te verhuizen?

Slide 10 - Slide

Opgave 3A - Antwoord

a. Welke kist heeft de grootste zwaarte-energie? Ga er hierbij

vanuit dat de hoogte van elke verdieping hetzelfde is.

De formule geeft aan dat de kist met de grootste
zwaarte-energie dus kist B moet zijn, met 112 kg. Die staat op een
hoogte 3·h. Dus

Maar kijk een naar kist C. De zwaarte-energie daar op hoogte 2·h is:

Dus is de zwaarte-energie in kist C het grootst!

E^{​ z ​ ​} = m g h

E^{​ z ​ ​} = 112 \cdot 9, 81 \cdot 3 \cdot h = 3, 30 \cdot 10^{​ 3 ​ ​} \cdot h

E^{​ z ​ ​} = 172 \cdot 9, 81 \cdot 2 \cdot h = 3.37 \cdot 10^{​ 3 ​ ​} \cdot h

Slide 11 - Slide

Opgave 3B - Antwoord

b. Het verschil in zwaarte-energie tussen kist A en kist D

bedraagt 667 J. Bereken hiermee de verdiepingshoogte.

Stel dat kist D op hoogte h_D = 0 m staat. Kist A staat op (nog
onbekende) hoogte h_A.

Δ E^{​ z ​ ​} = m^{​ A ​ ​} g h^{​ A ​ ​} - m^{​ D ​ ​} g h^{​ D ​ ​} = m^{​ A ​ ​} g h^{​ A ​ ​}

\to h^{​ A ​ ​} = \frac{​ Δ E ^{​ z ​ ​} ​ ​}{​ m ^{​ A ​ ​} g ​} = \frac{​ 6 6 7 ​ ​}{​ 1 0 0 \cdot 9 , 8 1 ​} = 68, 0 \cdot 1 0^{​ - 2 ​ ​} m

Slide 12 - Slide

Opgave 3C - Antwoord

c. Hoeveel energie zou het kosten om de zwaarste kist van de

onderste verdieping naar de bovenste verdieping te verhuizen?

Twee verdiepingen is 0,680 m hoog, dus één verdieping is 0,340 m
hoog. De bovenste verdieping is dus 0,340 x 3 = 1,02 m hoog. De
zwaarte-energie is dus:

E^{​ z ​ ​} = m g h = 1200 \cdot 9, 81 \cdot 1, 02 = 1, 20 \cdot 10^{​ 4 ​ ​} J

Slide 13 - Slide

Opgave 3 - Auto

Een auto met een benzinemotor met een rendement van 32% maakt een rit van 23 km in een half uur waarbij de motor een gemiddelde voorwaartse kracht levert van 450 N.

a. Bereken het vermogen van de motor.

b. Bereken de hoeveelheid benzine in liter die tijdens de rit verbruikt is.

Na de rit van 23 km rijdt de auto met constante snelheid verder.

c. Bereken de totale arbeid die de auto verricht met het arbeid-energie theorema.

Slide 14 - Slide

Opgave 3A - Antwoord

a. Bereken het vermogen van de motor.

_______________________________________________________________

P = F v = \frac{​ F \cdot s ​ ​}{​ t ​} = \frac{​ 4 5 0 \cdot 2 3 \cdot 1 0 ^{​ 3 ​ ​} ​ ​}{​ 1 8 0 0 ​} = 5, 8 \cdot 1 0^{​ 3 ​ ​} W

F = 450 N

s = 23 \cdot 1 0^{​ 3 ​ ​} m

t = 0, 5 h = 0, 5 \cdot 3600 = 1800 s

η = 23 %

Slide 15 - Slide

Opgave 3B - Antwoord (1/2)

b. Bereken de hoeveelheid benzine die tijdens de rit verbruikt is.

_______________________________________________________________

F = 450 N

s = 23 \cdot 1 0^{​ 3 ​ ​} m

t = 0, 50 h = 0, 50 \cdot 3600 = 1800 s

η = 32 % = 0, 32

E^{​ n u t t i g ​ ​} = W = F \cdot s = 450 \cdot 23 \cdot 1 0^{​ 3 ​ ​} = 1, 0 \cdot 1 0^{​ 7 ​ ​} J

η = \frac{​ E ^{​ n u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ E ^{​ t o t a a l ​ ​} ​}

We moeten naar de volgende formules toewerken: en

η = \frac{​ E ^{​ n u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ E ^{​ t o t a a l ​ ​} ​}

\to 0, 32 = \frac{​ 1 , 0 \cdot 1 0 ^{​ 7 ​ ​} ​ ​}{​ E ^{​ c h ​ ​} ​} \to E^{​ c h ​ ​} = \frac{​ 1 , 0 \cdot 1 0 ^{​ 7 ​ ​} ​ ​}{​ 0 , 3 2 ​} = 3, 2 . . \cdot 1 0^{​ 7 ​ ​} J

\to η = \frac{​ W ​ ​}{​ E ^{​ c h ​ ​} ​}

Waarom is W = E_nuttig? Omdat de auto arbeid verricht onder invloed van kracht F over de afstand s. De energie die daarvoor nodig is, is de arbeid W.

Slide 16 - Slide

Opgave 3B - Antwoord (2/2)

b. Bereken de hoeveelheid benzine die tijdens de rit verbruikt is.

_______________________________________________________________

In liter:

E^{​ c h ​ ​} = r^{​ V, b e n z i n e ​ ​} V \to V = \frac{​ E ^{​ c h ​ ​} ​ ​}{​ r ^{​ V, b e n z i n e ​ ​} ​} = \frac{​ 3 , 2 . . . \cdot 1 0 ^{​ 7 ​ ​} ​ ​}{​ 3 3 \cdot 1 0 ^{​ 9 ​ ​} ​} = 9, 8 \cdot 1 0^{​ - 4 ​ ​} m^{​ 3 ​ ​}

r^{​ V, b e n z i n e ​ ​} = 33 \cdot 1 0^{​ 9 ​ ​} J \cdot m^{​ - 3 ​ ​}

\to 9, 8 \cdot 1 0^{​ - 4 ​ ​} m^{​ 3 ​ ​} = 9, 8 \cdot 1 0^{​ - 1 ​ ​} d m^{​ 3 ​ ​} = 0, 98 L

Slide 17 - Slide

Opgave 3C - Antwoord

c. Bereken de totale arbeid die de auto verricht.

Dit antwoord is te verkrijgen met de volgende formule:

Wat dit in feite zegt is; Het verschil in kinetische energie van een voorwerp is de totale arbeid die alle krachten op het voorwerp verrichten. De auto rijdt met constante snelheid. Wanneer er een constante snelheid is, is de E_{kin, begin} gelijk aan E_{kin, eind}. Dit geeft:

De totale arbeid W_tot = 0 J

W^{​ t o t ​ ​} = Δ E^{​ k i n ​ ​}

W^{​ t o t ​ ​} = Δ E^{​ k i n ​ ​} = \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 ​} m v^{​ e i n d ​ 2 ​ ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 ​} m v^{​ b e g i n ​ 2 ​ ​} = \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 ​} m v^{​ e i n d ​ 2 ​ ​} - \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 ​} m v^{​ e i n d ​ 2 ​ ​} = 0 J

Slide 18 - Slide

Opgave 4A - Arbeid

Leg uit of er in onderstaande situaties arbeid wordt verricht en, zo ja, door welke kracht deze

arbeid wordt verricht.

a. Een pallet met bouwmaterialen wordt omhoog gehesen.

b. Een boek ligt op tafel.

c. Een meteoroïde (steen) beweegt in de ruimte met een constante snelheid.

d. Je duwt een kast opzij.

Slide 19 - Slide

Opgave 4Aa - Antwoord

a. Een pallet met bouwmaterialen wordt omhoog gehesen.

Als een pallet naar boven wordt gehesen moet er kracht de kabel worden uitgeoefend en de pallet wordt verplaatst. Er wordt hier dus arbeid verricht. De krachten die arbeid verrichten zijn alle krachten die langs de kabel gericht zijn: zwaartekracht en spankracht in het touw. De spankracht wordt op het touw overgebracht via de hijsinstallatie dus ook daar zal arbeid worden verricht.

Slide 20 - Slide

Opgave 4Abc - Antwoord

b. Een boek ligt op tafel.

Op het boek werken wel krachten (zwaartekracht en normaalkracht) maar het blijft op zijn plaats liggen. De verplaatsing (s) is gelijk aan nul. Er wordt dus geen arbeid verricht.

c. Een rotsblok beweegt in de ruimte met een constante snelheid.

Aangezien de snelheid constant is, is de resulterende kracht op de steen 0 N. In de ruimte is immers, ver van de aarde, zon en andere planeten, geen zwaartekracht. Omdat er geen lucht is, is ook geen wrijvingkracht. Aangezien er geen kracht werkt wordt er ook geen arbeid verricht.

Slide 21 - Slide

Opgave 4Ad - Antwoord

d. Je duwt een kast opzij.

Op de kast werken verschillende krachten (duwkracht, wrijvingskracht, zwaartekracht en normaalkracht) en er is sprake van verplaatsing. Er wordt arbeid verricht door de krachten in de evenwijdig aan de bewegingsrichting: De duwkracht (positieve arbeid) en de wrijvingskracht (negatieve arbeid).

Slide 22 - Slide

Opgave 4B

I De arbeid die de luchtweerstandskracht verricht, is altijd negatief.

II Bij een olietanker die eenparig rechtlijnig over de oceaan vaart, verricht de

voortstuwende kracht meer arbeid dan de weerstandskracht.

I en II zijn beide waar.

Alleen I is waar.

Alleen II is waar.

I en II zijn geen van beide waar.

Slide 23 - Quiz

Opgave 4B-antwoord

I De arbeid die de luchtweerstandskracht verricht, is altijd negatief.

Stelling I...

... stelt dat de arbeid die de luchtweerstandkracht verricht altijd negatief is. Wanneer een voorwerp zich door lucht verplaatst, werkt er altijd een luchtweerstandskracht op het voorwerp. Omdat die kracht altijd tegenin de bewegingsrichting staat, is die kracht altijd negatief. Stelling I is dus JUIST.

Slide 24 - Slide

Opgave 5B-antwoord

II Bij een olietanker die eenparig rechtlijnig over de oceaan vaart, verricht de

voortstuwende kracht meer arbeid dan de weerstandskracht.

Stelling II...

... stelt dat wanneer een olietanker eenparig rechtlijning over de oceaan vaart, verricht de voorstuwenede kracht meer arbeid dan de weerstandskracht. Wanneer een voorwerp zich eenparig rechtlijnig verplaatst, betekent dit dat het zich in een rechte lijn met constante snelheid voortbeweegt. Bij een constante snelheid is de totale arbeid altijd gelijk aan nul, dus moeten de beide vormen van arbeid verricht door beide krachten gelijk aan elkaar zijn. Dat kan niet als één van hen groter is dan de ander. Stelling II is dus ONJUIST.

Slide 25 - Slide

Oefentoets Hoofdstuk Energie

Items in this lesson

Slide 1 - Slide

Slide 2 - Slide

Slide 3 - Slide

Slide 4 - Slide

Slide 5 - Slide

Slide 6 - Slide

Slide 7 - Slide

Slide 8 - Slide

Slide 9 - Slide

Slide 10 - Slide

Slide 11 - Slide

Slide 12 - Slide

Slide 13 - Slide

Slide 14 - Slide

Slide 15 - Slide

Slide 16 - Slide

Slide 17 - Slide

Slide 18 - Slide

Slide 19 - Slide

Slide 20 - Slide

Slide 21 - Slide

Slide 22 - Slide

Slide 23 - Quiz

Slide 24 - Slide

Slide 25 - Slide

More lessons like this

Oefentoets Hoofdstuk Energie HAVO v2

Oefentoets Hoofdstuk Energie HAVO H4.nat1

H6.2

Diagnostische toets 5.1 & 5.2

Energie - Arbeid (HAVO)

arbeid

natuurkunde les 4 deel 1

Energie - Arbeid (H)