§4 - Kracht en Arbeid

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 4

H16 Kracht en Beweging

§4 Kracht en Arbeid

Leerdoelen

16.4.1 Je kunt berekeningen uitvoeren met arbeid, kracht en afstand.

16.4.2 Je kunt uitleggen waarom 1 Nm arbeid op hetzelfde neerkomt als 1 J arbeid.

16.4.3 Je kunt berekeningen uitvoeren in situaties waarin de zwaarte-energie op het hoogste punt gelijk is aan de bewegingsenergie op het laagste punt.

Energie om te bewegen

chemische energie

elektrisch energie

zwaarte-energie

Arbeid

Arbeid = Inspanning die nodig is om een voorwerp een bepaalde afstand te verplaatsen.

- meer Arbeid = meer Energie

W = Arbeid (Nm)

F= kracht (N)

s = afstand (m)

W=F⋅s

Voorbeeld

Gegeven: een voorwerp wordt over een afstand van 5 meter met een kracht van 8N verplaatst.

Bereken de arbeid die daarvoor nodig is. 

Antwoord

Gegeven:                                          Oplossing:

F = 8 N

s = 5 m 

Gevraagd:

W (Nm) 

W=F⋅s

W=8⋅5=40Nm

Opdrachten online

We maken nu opdracht 1 en 2 

Het energie-stroomdiagram van een automotor.

(Newtonmeter en joule)

Voor elke joule energie die nuttig wordt gebruikt (en niet als afvalwarmte verloren gaat), verricht de motor precies 1 Nm arbeid.

Opdrachten online

We maken nu opdracht 4

Arbeid bereken ik met de formule:

Bewegingsenergie bereken ik met de formule:

Zwaarte-energie bereken ik met de formule:

Ez = m · g · h

Ek = ½ · m · v²

W = F · s

Een baksteen 2,5kg ligt op een bouwsteiger op een hoogte van 3,2m.
Bereken de zwaarte-energie van de baksteen.

1. 80J
2. 25,6J
3. 20J
4. te weinig gegevens

Antwoord

Gegeven:                               Oplossing:

m = 2,5 kg

h = 3,2 m

Gevraag:

Ez (J)

E​z​​=m⋅g⋅h

E​z​​=2,5⋅10⋅3,2=80J

Baksteen 2,5kg ligt op een bouwsteiger op een hoogte van 3,2m. De baksteen valt naar beneden.
Bereken de snelheid waarmee de steen de grond raakt.
E(z) wordt omgezet in E(k)

1. 80m/s
2. 8m/s
3. 64m/s
4. 4m/s

Antwoord

Gegeven:           Oplossing:

Ez = 80J

Gevraagd:

ve (m/s)

E​k​​=E​z​​=80J

E​k​​=​2​​1​​⋅m⋅v​2​​

80=​2​​1​​⋅2,5⋅v​2​​

80=1,25⋅v​2​​

v​2​​=​1,25​​80​​=64

v=√64=8​s​​m​​

Bij het gewichtheffen lukt het een deelnemer
om een gewicht van 200 kg boven zijn hoofd
te krijgen op 2,2m hoogte.
Bereken de arbeid die daar voor nodig is.

1. 9,1Nm
2. 4400Nm
3. 440Nm
4. Geen idee

Antwoord

Gegeven:                                         Oplossing:

m = 200 kg

s = 2,2 m

Gevraag:

W (Nm)

W=F⋅s

W=2000⋅2,2=4400Nm

F=m⋅g=200⋅10=2000N

Opdrachten online

We maken nu opdracht 3, 5, 6, 7, 8 en 9

Tijd over?

 Werk zelfstandig aan testjezelf van 16.4 

Leerdoelen

16.4.1 Je kunt berekeningen uitvoeren met arbeid, kracht en afstand.

16.4.2 Je kunt uitleggen waarom 1 Nm arbeid op hetzelfde neerkomt als 1 J arbeid.

16.4.3 Je kunt berekeningen uitvoeren in situaties waarin de zwaarte-energie op het hoogste punt gelijk is aan de bewegingsenergie op het laagste punt.