H11 paragraaf 4 waterkracht

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

H11 energie

paragraaf 4 waterkracht

stuwdam en stuwmeer

In landen met (hoge) bergen, zoals frankrijk heeft men vaak hoog in de bergen een stuwdam gebouwd die al het water tegen houd. Er ontstaat achter de stuwdam een stuwmeer. water uit dit stuwmeer kan men naar beneden laten storten door sluizen open te zetten. De zwaarte energie van het water wordt hierbij omgezet in kinetische energie. De kracht van het bewegende water draait een turbine (schoepenrad) beneden in het dal aan. Deze turbine zit vast aan generator die elektriciteit opwekt.

Ez = Ek

energie soorten

- Ek = kinetische energie (beweging):

-  Ez = potentiele energie/zwaarte energie (hoogte)

 

- Ech = Chemische energie (stookwaarde)

                            

E​k​​=​2​​1​​mv​2​​

E​z​​=m⋅g⋅h

gassen╱vloeistoffen⟶E​ch​​=r​v​​⋅V

vaste⋅stoffen⟶E​ch​​=r​m​​⋅m

m = massa in kg

v = snelheid in m/s

g = gravitatieversnelling in m/s^2

h = hoogte in m

V = volume in m^3

r = stookwaarde/verbrandingswarmte

      in J/kg of J/m^3

Kun je in Nederland elektriciteit opwekken m.b.v. Een stuwmeer? Waarom wel/niet?

Een waterkrachtcentrale is een energie-omzetter. Een waterkrachtcentrale wekt elektriciteit op. Welke vorm van energie zet de waterkrachtcentrale om in elektriciteit?
………—> bewegingsenergie ---> elektriciteit

1. Chemische energie
2. Stralingsenergie
3. Kinetische energie
4. Zwaarte-energie

Zoek in BINAS op hoe groot de gravitatieversnelling is.
g = ……. m/s^2

Voorbeeld opgave Ez

Bij een stuwdam in Oostenrijk valt per seconde een hoeveelheid water naar beneden met een massa van 462kg. De stuwdam bevindt zich op een hoogte van 139m. Bereken hoeveel potentiële energie in joule per seconde kan worden omgezet bij de stuwdam.

Ez = ……….J

Antwoorden voorbeeld opgave Ez

m = 462kg

h = 139m

g = 10 m/s^2

Ez = m x g x h

Ez = 462 x 10 x 139

Ez = 642.180J

Bij een stuwdam in Zwitserland valt per seconde een hoeveelheid water naar beneden met een massa van 378kg. De stuwdam bevindt zich op een hoogte van 153m. Bereken hoeveel potentiële energie in joule per seconde kan worden omgezet bij de stuwdam.
Ez = ……….J

Bij een stuwdam in frankrijk valt per seconde een hoeveelheid water naar beneden met een massa van 295kg. De stuwdam bevindt zich op een hoogte van 117m. Bereken hoeveel potentiële energie in joule per seconde kan worden omgezet bij de stuwdam.
Ez = ……….J

Ez = Ek 

Niet voor de toets van H6 warmte en H11 energie 

Wel kennen en kunnen voor het examen

vrije val

Bij een vrije val bevindt een voorwerp of persoon zich op een bepaalde hoogte. Het voorwerp of de persoon heeft dan dus potentiele energie opgebouwd (Ez = m x g x h). Als deze persoon of dit voorwerp dan naar beneden valt door los gelaten te worden (zonder gegooid te worden, afgeschoten te worden of zonder invloeden van andere krachten die zorgen voor een beginsnelheid) dan noemt men dit een vrije val. Bij een vrije val heeft een voorwerp of persoon in het begin alleen potentiele energie (zwaarte energie). Al deze energie

wordt omgezet in bewegingsenergie (kinetische energie) immers zal het

voorwerp of de persoon vanuit stilstand gaan versnellen. Het zou kunnen

zijn dat er ook nog een deel van de potentiele energie wordt omgezet in

wrijving in de vorm van bijv. warmte, maar dan moet dit worden 

aangegeven in de opdracht. 

(energie-vergelijking) vrije val

Ez = Ek

m⋅g⋅h=​2​​1​​⋅m⋅v​2​​

g⋅h=​2​​1​​⋅v​2​​

als je niet de grootte van de energie hoeft te berekenen, maar bijv. de eindsnelheid, of de hoogte, dan kun je de term massa aan beide kanten weg delen, want die is in beide gevallen even groot (bij twijfel of je m weg mag delen --> deze laten staan!!! dan kan het nooit fout gaan)

voorbeeldsom vrije val

Sabine houd een basketbal op 75cm van de grond en laat deze los. De bal heeft een massa van 1,2kg.

A.) Bereken de hoeveelheid zwaarte energie die de bal bezit op

      75cm van de grond.

Later in deze lessonup leer je meer over de wet van behoud van energie. Je mag er nu vanuit gaan dat alle zwaarte energie wordt omgezet in kinetische energie (dus de wrijving mag je verwaarlozen). er geldt dan dus Ez = Ek

B.) Bereken de snelheid waarmee de bal de grond raakt.

voorbeeld som vrije val

Sabine houd een basketbal op 75cm van de grond en laat deze los. De bal heeft een massa van 1,2kg.

A.) m = 1,2kg                                                                                  B.) 

h = 75cm = 0,75m                                                                                               

g = gravitatieversnelling op aarde = 10 m/s^2                    

Ez = ?

Ez = m x g x h

Ez = 1,2 x 10 x 0,75 = 9,0J

Ez = Ek

Ek = 9,0 J

E​k​​=​2​​1​​⋅m⋅v​2​​⟶v=√​E​k​​:​2​​1​​m​​​

v=√​9,0:​2​​1​​⋅1,2​​​=3,9

m/s

Aad staat op een heuveltje van 1,3m hoog. Aad heeft een massa van 65kg. Bereken de hoogte energie die Aad bij zich heeft. Noteer alleen het getal.

Nick klimt in een boom. Hij gaat zitten op een tak. Deze tak zit 2,7m hoog. Nick heeft een massa van 45kg. Bereken met welke snelheid Nick de grond raakt wanneer hij valt. Ga er van uit dat er geen energieverlies is (Ez = Ek). Rond af op 1 decimaal.

voor: zwaarte-energie

na: bewegingsenergie