Paragraaf 3 arbeid van H11 kracht en beweging

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

paragraaf 3 arbeid

wanneer een voorwerp (bijv. een krat met boodschappen) verplaatst moet worden, dan moet iemand inspanning/arbeid leveren om de krat te kunnen verplaatsen. Het verplaatsen van de krat met boodschappen kost deze persoon energie. 

Arbeid (inspanning) is dus een vorm van energie. 

>   Hoe zwaarder de boodschappen, des te meer kracht deze persoon moet leveren. Meer kracht leveren 

      kost meer energie.

>    Hoe verder de boodschappen gedragen moeten worden, des te meer energie dit deze persoon kost.

arbeid is dus afhankelijk van de kracht die geleverd moet worden en van de afstand waarover die kracht geleverd moet worden.

arbeid = kracht x afstand

W = F x s

afleiden eenheid arbeid

arbeid = kracht x afstand

W = F x s 

kracht = in newton

s = in meter

W = F x s 

   W = N x m --> Nm

arbeid is een vorm van energie, dus arbeid mag ook in joule

1 Nm = 1 J

arbeid

W=F⋅s

W = arbeid in Nm of Joule 

        (1Nm =1 J)

F = kracht in N

s = afstand in m

voorbeeld som 1 arbeid

Een persoon gooit een steen met een massa van 0,50 kg recht omhoog. De steen is 2,5 meter omhoog bewogen voordat deze dezelfde afstand weer naar beneden valt. 

Bereken de arbeid die de zwaartekracht levert tijdens het naar beneden bewegen

   

     

antwoorden voorbeeld som 1 arbeid

m = 0,50 kg

s = 2,5m 

Fz:

Fz = m x g = 0,50 x 9,81 = 4,905N

W = F x s 

W = 4,905 x 2,5 = 12Nm

   

     

voorbeeld som 2 arbeid

Een persoon tilt een doos met een massa van 15 kg op met een constante snelheid van 0,80 m/s  met behulp van een katrol. Het duurt 3,0 seconden voordat de doos boven is. 
   

A.) De doos wordt verplaatst met constante snelheid. Welke formule mag je dan gebruiken om de afstand uit te rekenen die de doos heeft afgelegd?

B.) Bereken de afstand die de doos heeft afgelegd.

C.) Bereken de arbeid die de zwaartekracht op de door verricht heeft.

De spierkracht die geleverd wordt door de persoon uit de afbeelding is 270N. De doos wordt 3,5 meter verplaatst. Hoe groot is de geleverde arbeid door de spierkracht? Alleen getal noteren.

Een boodschappentas met een massa van 8,9kg wordt met een constante snelheid van 0,55m/s binnen 2,7s omhoog getild. Bereken de arbeid die de zwaartekracht uit oefent. Rond af op een heel getal.

Jan fietst. De gemiddelde spierkracht die hij levert is 450N. Hij fietst op een vlakke weg. Hoe groot is de arbeid die Jan de eerste 4,0 seconden heeft geleverd? Tip Hoe bereken je ook al weer de afstand (s) uit een v,t-diagram?

antwoorden voorbeeld som 2 arbeid

m = 15 kg

v = 0,80 m/s (constant)

t = 3,0 s

A.) S = V x t (eenparige beweging)

B.)  S = 0,80 x 3,0 = 2,4m

C.)Fz = m x g 

Fz = 15 x 9,81 = 147,15N

W = F x s =  147,15 x 2,4  = 353Nm

E = 7150 J deze energie komt doordat er arbeid is verricht door de zwaartekracht, dus E = W

W = 7150J

S = 0,30m

F = ? N

W = F x s

7150 = F x 0,30

F = 7150 / 0,30 = 23833,33....N = 23 x 10^3N

Let op arbeid verrichten komt ten goede aan een verandering in energie

W = (verandering in) E

Ek = 7150J

m = 65kg

v = ? m/s

Ek = 1/2 x m x v^2 

7150 = 1/2 x 65 x v^2

7150 = 32,5 x v^2

v^2 = 7150 / 32,5 = 220

v = wortel 220 = 14,83... = 15m/s

alle zwaarte energie wordt tijdens de val omgezet in kinetische energie

Ez = Ek. —> Ek = 7150J dus Ez is ook 7150J

Ez = 7150J

m = 65kg

g = 10 m/s^2

S = ?m (S is horizontaal, dit is verticaal dan noem je S ook wel h! )

h = ?

Ez = m x g x h

7150 = 65 x 10 x h

7150 = 650 x h

h = 7150 / 650 = 11m