4.3 Kracht en arbeid
4.3 Kracht en arbeid
1 / 29
next
Slide 1: Slide
NatuurkundeMiddelbare schoolhavoLeerjaar 3
This lesson contains 29 slides, with text slides.
Lesson duration is: 45 minItems in this lesson
4.3 Kracht en arbeid
Slide 1 - Slide
Planning (les 1)
Uitleg verschillende vormen van energie
Uitleg arbeid
Maken van opdrachten
Slide 2 - Slide
Na deze les(sen) kan je..
Verschillende manieren beschrijven om een voortstuwende kracht te produceren
Uitleggen hoe arbeid afhangt van de afstand en voortstuwende kracht
Berekeningen uitvoeren met arbeid (voortstuwende kracht en afstand)
Slide 3 - Slide
Na deze les(sen) kan je..
Het energiediagram van brandstof- en elektromotoren tekenen en toelichten
Uitleggen dat arbeid even groot is als de hoeveelheid nuttige gebruikte energie
Het rendement van brandstof- en elektromotoren berekenen
Slide 4 - Slide
Verschillende vormen van energie
Dingen op aarde bewegen niet uit zichzelf
En als ze bewegen zullen ze uiteindelijk ook stoppen
Slide 5 - Slide
Verschillende vormen van energie
Er is altijd een kracht nodig om iets in
beweging te brengen (ookwel voortstuwende kracht)
En er zal ook altijd een tegenwerkende kracht zijn
Slide 6 - Slide
Verschillende vormen van energie
Voortstuwende kracht kan je op verschillende manieren produceren
Door een motor bijvoorbeeld
Deze brengt een voertuig in beweging
Slide 7 - Slide
Verschillende vormen van energie
Chemische energie wat opgeslagen is in benzine wordt door verbranding omgezet tot bewegingsenergie
Dit geeft de voortstuwende kracht
Door te tanken vul je het voertuig aan met
nieuwe chemische energie
Slide 8 - Slide
Verschillende vormen van energie
Treinen en trams ontvangen hun elektrische energie via een bovenleiding
Als de spanning in de bovenleiding uitvalt, kan het voertuig niet langer in beweging worden gebracht
Slide 9 - Slide
Verschillende vormen van energie
En wat voor vorm van energie gebruikt deze boot om te bewegen?
- Windenergie!
Slide 10 - Slide
Verschillende vormen van energie
Doordat er lucht langs de zeilen beweegt wordt de boot in beweging gebracht
Hoe harder het waait
hoe meer voortstuwende kracht op de boot
geleverd wordt!
Slide 11 - Slide
Verschillende vormen van energie
Elk vervoersmiddel op aarde maakt dus gebruik van een bepaalde vorm van energie om in beweging te komen en blijven
Zonder energiebron valt de voortstuwende kracht weg
en komt het vervoersmiddel tot stilstand
Slide 12 - Slide
Arbeid
De motor van een voertuig kan slechts een deel van de chemische enerige nuttig gebruiken
Met dit deel van de energie wordt arbeid verricht
Slide 13 - Slide
Arbeid
Arbeid is de kracht die ontstaat wat het voertuig voortstuwt van vertrekpunt naar eindbestemming
Hoe meer arbeid een voertuig moet verrichten
Hoe meer energie er nodig is
Slide 14 - Slide
Arbeid
Hoeveel arbeid verricht wordt is afhankelijk van 2 factoren
1 De afstand
2 De trekkracht
Slide 15 - Slide
Arbeid
Waarom afstand?
Denk bijvoorbeeld eens aan een elektrische trein die wat wagons trekt
Om een afstand van 1000km af te leggen
Is 2 keer zo veel energie nodig dan bij het afleggen van 500km
Als de afstand verdubbelt. Verdubbelt ook de arbeid
Slide 16 - Slide
Arbeid
Waarom trekkracht?
We nemen even dezelfde trein met wagons
Stel we trekken eerst 30 wagons, maar daarna vergroten we het aantal wagons naar 60
Moet de trekkracht dus 2 keer zo groot zijn om alles mee te trekken!
Slide 17 - Slide
Arbeid
We zouden de trekkracht kunnen vergroten door een extra locomotief toe te voegen
Ze gebruiken dan twee keer zo veel energie
maar ze vervoeren ook de dubbele hoeveelheid aan lading!
(1 locomotief = 30 wagons 2 locomotieven = 60 wagons)
Ook in dit geval verdubbelt de arbeid
Slide 18 - Slide
Arbeid
En ja ook hier hoort een berekening bij :)
W = arbeid (in Nm)
F = kracht op het bewegende voorwerp (in N)
s = afstand die het voorwerp heeft afgelegd (in m)
Slide 19 - Slide
Newtonmeter en Joule
In de afbeelding zien we het energiestroomdiagram van een automotor
De motor gebruikt iets meer dan 1/3 van de toegevoerde chemische energie om arbeid te verrichten
Slide 20 - Slide
Newtonmeter en Joule
Een groot deel van de energie gaat verloren aan (afval)warmte
Deze warmte wil je zo veel mogelijk afvoeren door te koelen of via de uitlaatgassen
Slide 21 - Slide
Newtonmeter en Joule
De verrichte arbeid is evenredig met de nuttig gebruikte energie
Voor een bepaalde hoeveelheid nuttig gebruikte energie krijg je altijd dezelfde hoeveelheid arbeid
Slide 22 - Slide
Newtonmeter en Joule
Om deze reden zijn de eenheden van arbeid en energie op elkaar afgestemd
1Newtonmeter staat namelijk gelijk aan 1 Joule
(1Nm = 1J)
Slide 23 - Slide
Newtonmeter en Joule
Tijdens het rijden wordt de nuttig gebruikte energie omgezet in andere vormen van energie
-bewegingsenergie
-warmte
-geluid
Slide 24 - Slide
Newtonmeter en Joule
Arbeid is dus geen vorm van energie!
Maar enkel een proces waarbij energie wordt omgezet
(let op: de hoeveelheid arbeid is even groot als de hoeveelheid nuttig gebruikte energie)
Slide 25 - Slide
Rendement
Met de formule W = F * s
kan je makkelijk bepalen hoeveel energie nuttig wordt gebruikt
Maar we kunnen ook het rendement van een motor berekenen!
Slide 26 - Slide
Rendement
Enuttig = de nuttig gebruikte enerige
Ein (of Etotaal) = de totale hoeveelheid verbruikte energie
Etotaal kan je berekenen door het benzineverbruik van bijvoorbeeld je auto te meten
Slide 27 - Slide
Maken opgaven
Maak van 4.3
Opgave 1, 4, 5 en 6 (les 1)
Maak de resterende opgaven af voor les 2
En maak de opgave van les 1 ook af (mocht je hier nog niet klaar mee zijn)
Slide 28 - Slide
Einde van de les
