Klas 4 H11.3 Kracht en Arbeid

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, t
• Leerjaar 4

hoofdstuk 11

paragraaf 3 kracht en 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 

F = 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

Energie om te bewegen

chemische energie

elektrisch energie

zwaarte-energie

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

Voorbeeld

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

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

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

Tip bereken eerst de grootte van de zwaartekracht zelf.

   

     

-steen weegt 0,5 kg
-2,5 meter omhoog

Wat is de arbeid

antwoorden voorbeeld som 1 arbeid

m = 0,50 kg

s = 2,5 m 

Fz:

Fz = m x g = 0,50 x 10 = 5 N

W = F x s 

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

   

     

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. 
   

Bereken de arbeid die de zwaartekracht op de doos verricht heeft.

Tip bereken eerst de grootte van de zwaartekracht zelf.

bereken daarna de afstand die is afgelegd met deze snelheid gedurende die 3,0 seconden

-doos weegt 15 kg
-snelheid constant 0,8 m/s
tijd =3 s
Wat is de arbeid?

antwoorden voorbeeld som 2 arbeid

m = 15 kg

v = 0,80 m/s (constant)

t = 3,0 s

W = ? Nm (voor Fz)

Fz = m x g                                              s = v x t (eenparige beweging)

Fz = 15 x 10 = 150 N                            s = 0,80 x 3,0 = 2,4 m

W = F x s =  150 x 2,4  = 360 Nm

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

W = (verandering in) E

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

W = 7150 J

S = 0,30 m

F = ? N

W = F x s

7150 = F x 0,30

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

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 met eenheid.

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?

Gegeven: een voorwerp wordt over een afstand van 5 meter met een kracht van 8N verplaatst.
Bereken de arbeid die daarvoor nodig is.