16.4 - Kracht en arbeid

• Natuurkunde
• Middelbare school
• mavo
• Leerjaar 4

16.4 Kracht en arbeid

Doelen

Aan het eind van de les:

1. Kan je de arbeid uitrekenen met de bijbehorende formule.
2. Kan je de juiste eenheden bij de grootheden benoemen.

Welk begrip hoort
bij deze afbeelding?

1. Vertraging
2. Weerstand
3. Traagheid
4. Arbeid

Een fietser gaat van 0 m/s naar 10 m/s in 5 s. Hoe groot is zijn versnelling?

1. 1
2. 2
3. 5
4. 10

Een automobilist moet plotseling remmen voor een overstekende kat, is dit een voorbeeld van een versnelling?

1. Ja, een negatieve versnelling
2. Ja, een positieve versnelling
3. Nee, dit is geen versnelling

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

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

afstand

massa

snelheid

kracht

arbeid

energie

J

E

Nm

W

N

F

m/s

v

kg

km

m

s

Energie om te bewegen

chemische energie

elektrisch energie

zwaarte-energie

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 stoel met een massa van 5kg wordt met een constante snelheid verschoven. Hierbij is een kracht van 180N nodig.
Bereken de arbeid die nodig is om de stoel 2m te verschuiven

1. 50 J
2. 50Nm
3. 360Nm
4. 4500Nm

Antwoord

Gegeven:                                         Oplossing:

m = 5 kg

F = 180 N

s = 2 m

Gevraag:

W (Nm)

W=F⋅s

W=180⋅2=360Nm

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

aan de slag

lezen en maken hst 16 paragraaf 4