§ 6.2 Energie en arbeid

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

De arbeid hangt af van:

1. De massa (m) van het voorwerp wat verplaatst wordt
2. De afstand (s) waarover een voorwerp verplaatst wordt

Arbeid

Arbeid (W) is in de natuurkunde een maat voor het werk dat gedaan wordt, of de inspanning die door een krachtbron geleverd wordt bij verplaatsing van een massa.

Je kunt arbeid zien als het omzetten van energie. Arbeid meten we dus in Joule (en in Nm)

Voorbeelden van arbeid

1. Een motor levert arbeid om een auto voort te stuwen
2. Kinderen trekken een slee voort
3. Een hijskraan tilt een betonblok op

....

Arbeid

W= F x s

W = Work (Arbeid)

F = kracht in newton

s = afstand in meter

Voorbeeld

Een auto rijdt 500 m. Tijdens het rijden oefent de motor een voortstuwende kracht van 1000 N uit. Bereken hoeveel arbeid de motor dan heeft geleverd.

F = 1000N W=Fxs=1000N x 500m=500000J (Nm)
s=500m 500 kJ
W=?

Zwaarte energie

Zorg ervoor dat je m invult in kg!

g is 9,8 m/s^2 en Ez in Joule

Ez=m⋅g⋅h

voorbeeld

Hoeveel zwaarte energie krijgt een appel van 102 gram wanneer je hem  1,00 meter optilt?

Oplossing

Ez = m · g · h

Ez = 0,102 · 9,8 · 1,00

Ez = 1,00 J

de zwaarteenergie bedraagt 1,00 J

bewegingsenergie

m is weer in kg en v in m/s!

Ek=0,5⋅m⋅v​2​​

Nu zelf proberen

Eva springt van een hoge duikplank af. De hoogte van deze duikplank is 4,0 meter. Haar massa bedraagt 55 kg.

Bereken met welke snelheid (in km/h) ze in het water komt.

Alle wrijvingskrachten mogen worden verwaarloost.

ordenen

h = 4,0 m

m = 55 kg

g = 9,8 m/s^2   (want we bevinden ons op de aarde)

plannen

Zwaarte energie wordt omgezet in bewegingsenergie.

Beginsituatie: 100% zwaarte energe en 0% bewegingsnergie

Eindsituatie: 0% zwaarte energe en 100% bewegingsnergie

uitvoeren

Ek = Ez

 0,5·m·v^2 = m·g·h        beide kanten delen door m

0,5·v^2 = 9,8 * 4               beide kanten vermeniguldigen met 2

v^2 = 78,4                            beide kanten worteltrekken

                                  = 8,85 m/s ==> · 3,6 = 31,88 km/h           

 

v=√78,4

Controle

Heb ik een formule opgeschreven?   ja

Heb ik alles in juiste eenheid staan?   ja

Is het antwoord logisch? 32 km/h is aan de hoge kant, maar dat komt omdat we wrijvingskrachten mochten verwaarlozen. Dus op zich geen gekke waarde.