Arbeid/Zwaarte-energie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Fijn dat je er bent!

Vandaag hebben we het over arbeid en zwaarte-energie.

Programma van deze les

1. Vorige les: vragen/opdrachten bespreken 
2. Nieuwe lesstof: Arbeid en zwaarte-energie uitleg 
3. Zelfstandig werken aan opdrachten
4. Afsluiting met korte quiz (2 vragen)

Vorige les

6.1 Opdrachten 6 t/m 10 moesten af zijn.

• Zaten er moeilijke vragen tussen? Zo ja welke?
• Is er nog extra uitleg nodig over het onderwerp rendement of over 1 van de vragen?

Simulatie: energievormen omzetten

https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-forms-and-changes/latest/energy-forms-and-changes_all.html

Een zonnepaneel heeft een rendement van 16%. Er komt 33kJ aan stralingsenergie per seconde op de panelen.

Hoeveel van deze energie wordt omgezet in elektriciteit?

1. 2,1 kJ per seconde
2. 5,3 kJ per seconde
3. 17 kJ per seconde
4. 48 kJ per seconde

Welke lamp heeft het hoogste rendement?

1. De gloeilamp, want deze zet de meeste elektrische energie om.
2. De spaarlamp, want deze produceert het hoogste percentage licht.
3. Beide even veel, want ze produceren evenveel licht.
4. De gloeilamp, want deze produceert de meeste warmte.

6.2: Energie en Arbeid

Leerdoelen

• Je kunt uitleggen wat het begrip arbeid in de natuurkunde betekent.
• Je kunt rekenen met de formule voor arbeid.
• Je kunt rekenen met de formule voor zwaarte-energie.

W=F⋅s

Ez=m⋅g⋅h

Arbeid

Als je een doos van 2 kg 1 meter hoog optilt kost dit energie. Hoeveel energie?

Hoeveel meer energie kost het om de doos 2 meter hoog te tillen?

Hoeveel meer energie kost het om een doos van 4 kilo een meter hoog op te tillen?

Formule voor Arbeid

Arbeid is de energie die het kost om een kracht uit te oefenen over een bepaalde afstand.

Arbeid is evenredig met de kracht en de verplaatsing.

Als formule:

Arbeid = kracht x verplaatsing

W=F⋅s

Formule voor arbeid uitgeschreven

W = Arbeid in Joule (J)

F= kracht in Newton (N)

s= verplaatsing (afstand) in meters (m)

W=F⋅s

Wetten van Newton

F= kracht (N)   m=massa (kg)

a=versnelling (m/s²)  

g=valversnelling (9,8 m/s²)

Als het tillen van een zak suiker tot 1 meter hoogte 9,8 J aan energie kost, hoe zwaar is deze zak suiker dan?

Fn=m⋅a

Fz=m⋅g

Zwaarte-energie

Zwaarte-energie is de energie die je krijgt door een bepaalde hoogte te hebben.

Zwaarte-energie krijg je doordat je door de zwaartekracht van de aarde naar beneden wordt getrokken.

Zwaarte-energie

De zwaarte-energie is gelijk aan de zwaartekracht die op een voorwerp werkt maal de hoogte van dit voorwerp.

De formule voor zwaartekracht is:                                            

waarbij g de valversnelling op aarde is.

De formule voor zwaarte-energie is dus: 

F_z=zwaartekracht (N) m=massa (kg)  g=valversnelling (m/s²)   h=hoogte (m)

Fz=m⋅g

Ez=m⋅g⋅h

Zwaartepunt

Ten opzichte van dit punt is de massa van een object in evenwicht.

Dit is het aangrijpingspunt van de zwaartekracht.

Aan de slag

Wat? Paragraaf 6.2, opdrachten: 12 t/m 15

Hoe? Zelfstandig, indien nodig op fluisterende toon overleggen met buur.

Hulp? Steek je hand op of kom naar mijn bureau als je er met je buur niet uitkomt.

Tijd? Tot 11:18

Uitkomst? De stof komt terug in de quiz aan het eind van de les. Je moet de opdrachten begrijpen om de laatste toets goed te kunnen maken.

Klaar? Kijk je opdrachten na en laat ze bij mij zien, ik hou bij hoever iedereen is.

Heb je tijd over, dan kun je de startvraag vam paragraaf 1 met de looping uitproberen via de link in LessonUp les 1 en 2 of de nieuwe simulatie in deze les (klas code: ewzew).

Afsluiting

• Korte quiz
• Volgende les 

Je bent op de maan en je springt een halve meter de lucht in. Dit kost je 81 J arbeid. De valversnelling op de maan is 1,62 m/s^2. Wat is je massa (inclusief je ruimtepak)?

1. 50 kg
2. 80kg
3. 100 kg
4. 120kg

Je hangt aan een parachute (gezamenlijke massa 85 kg). Je bezit 60 kJ aan zwaarte-energie. Hoe hoog boven de grond bevind je je nu?

1. 520 km
2. 72 km
3. 520 m
4. 72 m

Volgende les

Gaan we het hebben over bewegingsenergie en gaan we energievergelijkingen maken.