Overal 3h P4.2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Arbeid 4.2

Arbeid berekenen

W = F . s

W is de arbeid in joule (J)

F is de kracht in newton (N)

s is de verplaatsing in de richting van de kracht in meter (m)

 

Arbeid is de hoeveelheid energie die je aan een voorwerp geeft door het met een kracht over een afstand te verplaatsen.

Voorbeeld

Acht honden trekken een hondenslee voort.

Iedere hond oefent een kracht van 45N uit.

Je mag er van uit gaan dat er geen wrijvingskracht is.

a. Bereken de arbeid die de hond verricht als hij een slee 12 m voorttrekt.

b. Bereken hoeveel bewegings-

energie de slee na 12 m heeft.

Voorbeeld

Acht honden trekken een hondenslee voort.

Iedere hond oefent een kracht van 45N uit.

Je mag er van uit gaan dat er geen wrijvingskracht is.

a. Bereken de arbeid die de hond verricht als hij een slee 12 m voorttrekt.

 

W = F . s

F is 45 N

s is 12 m

W = 45 x 12 = 540 J

De verrichte arbeid per hond is 540 J

Voorbeeld

Acht honden trekken een hondenslee voort.

Iedere hond oefent een kracht van 45N uit.

Je mag er van uit gaan dat er geen wrijvingskracht is.

b. Bereken hoeveel bewegingsenergie de slee na 12 m heeft.

 

De totale arbeid van 8 honden is 8 x 540J = 4320J

Al deze arbeid worde omgezet in bewegingsenergie

De bewegingsenergie is dus 4320J of 4,32 kJ

wrijvingskracht

Tegenwerkende krachten (weerstandskrachten) zoals wrijvingskrachten verrichten negatieve arbeid.

Door negatieve arbeid neemt de energie van het voorwerp af.

De hoeveelheid negatieve arbeid is gelijk aan de ontstane warmte.

Voorbeeld windsurfen.

Bij windsurfen beweegt Jonas met een constante snelheid. De kracht van de wind in zijn zeil bedraagt 300N.

a. Bereken de arbeid die de wind verricht als Jonas 5 m vooruitgaat

b. Hoe groot is de weerstandskracht.

c. Hoeveel arbeid verricht de weerstandskracht over dezelfde 5 m.

 

Voorbeeld windsurfen.

Bij windsurfen beweegt Jonas met een constante snelheid. De kracht van de wind in zijn zeil bedraagt 300N.

a. Bereken de arbeid die de wind verricht als Jonas 5 m vooruitgaat

 

 

W = F . s

Fwind is 300 N

s is 5 m

W = 300 x 5 = 1500 J

De verrichte arbeid 1500 J

Voorbeeld windsurfen.

Bij windsurfen beweegt Jonas met een constante snelheid. De kracht van de wind in zijn zeil bedraagt 300N.

 b. Hoe groot is de weerstandskracht.

 

Jonas beweegt met een constante snelheid.

Dus de resulterende kracht is gelijk aan 0.

De weerstandskracht is dus gelijk aan de windkracht

Fw is dus 300N

Voorbeeld windsurfen.

Bij windsurfen beweegt Jonas met een constante snelheid. De kracht van de wind in zijn zeil bedraagt 300N.

c. Hoeveel arbeid verricht de weerstandskracht over dezelfde 5 m.

 

 

De weerstandskracht is dus gelijk.

Maar tegengesteld aan de windkracht.

De weerstandskracht verricht dus een even grote maar negatieve arbeid als de windkracht.

De arbeid is Ww = -1500J.

Variabele krachten.

Bij het uittrekken van een elastiek moet steeds meer kracht uitoefenen om het elastiek verder uit te rekken.

Deze kracht is variabel omdat die afhangt van de mate van uitrekking.

Variabele krachten.

Omdat de kracht niet constant is kun je de formule niet gebruiken.

De arbeid die je verricht is gelijk aan de oppervlakte onder de grafiek van een 

F,s diagram

 

Om de arbeid te berekenen. 

Gebruik je het kracht- uitrekkingsdiagram.

De arbeid die je moet verrichten om het elastiek 0,4 meter uit te rekken is:  ½ x 50 x 0,4 = 10J

 

Een negatieve kracht zorgt voor

een negatief oppervlak. 

De arbeid die je nodig hebt om de veer 0,2 meter uit te rekken is:  ½ x 25 x 0,2 = 5J

 

Variabele negatieve arbeid.

Felix komt snowboardend van

een helling op een vlak stuk met

natte sneeuw terecht.

De weerstandskracht zorgt ervoor

dat hij langzaam tot stilstand komt. 

De grafiek geeft deze kracht weer

a. Na hoeveel meter komt Felix tot stilstand

b. Bepaal de hoeveelheid arbeid die de wrijvingskracht heeft verricht.

c. Hoeveel joule bewegingsenergie had Frits aanvankelijk

Variabele negatieve arbeid.

Felix komt snowboardend van

een helling op een vlak stuk met

natte sneeuw terecht.

De weerstandskracht zorgt ervoor

dat hij langzaam tot stilstand komt. 

De grafiek geeft deze kracht weer

a. Na hoeveel meter komt Felix tot stilstand

Als de wrijvingskracht nul is

      Dus na 20 meter

Variabele negatieve arbeid.

Felix komt snowboardend van

een helling op een vlak stuk met

natte sneeuw terecht.

De weerstandskracht zorgt ervoor

dat hij langzaam tot stilstand komt. 

De grafiek geeft deze kracht weer

 b. Bepaal de hoeveelheid arbeid die de wrijvingskracht heeft verricht.

 

b. De arbeid is:    W = ½ lxb 

     W = ½ x (-200) x 20 = -2000J

     W = ½ x (-200) x 20 = -2000J

Variabele negatieve arbeid.

Felix komt snowboardend van

een helling op een vlak stuk met

natte sneeuw terecht.

De weerstandskracht zorgt ervoor

dat hij langzaam tot stilstand komt. 

De grafiek geeft deze kracht weer

c. Hoeveel joule bewegingsenergie had Frits aanvankelijk

 

De oorspronkelijke hoeveelheid bewegingsenergie is gelijk aan de hoeveelheid arbeid die de wrijvingkracht heeft weggenomen. dus  2000 J  bewegingsenergie.

 

Huiswerk

Lezen 4.2

Maken vragen 4.2

De eenheid van Arbeid is

1. J
2. Nm
3. W
4. J/s

Bereken
de negatieve
arbeid

1. W = 1800 J
2. W = 90 J
3. W = 0 J
4. W = - 1800 J

De wrijvingskrachten verrichten arbeid. In welke energievorm wordt de energie dan omgezet?

1. Kracht
2. Kinetische
3. Warmte
4. Zwaarte

Hoe groot is de arbeid die je moet leveren om de veer 80 cm uit te rekken?

1. 40 Nm
2. 80 Nm
3. 120 Nm
4. 160 Nm

Bij het gewichtheffen lift je een halter van 40 kg
50 cm. Hoe groot is de verrichte arbeid?

1. 20 J
2. 196,2 J
3. 2000 J
4. 19620 J

Negatieve arbeid...

1. bestaat niet
2. is hetzelfde als energieverlies
3. ontstaat als afgelegde weg en kracht niet constant zijn
4. ontstaat als afgelegde weg en kracht tegengesteld gericht zijn

De definitie formule voor arbeid is...

1. W = Δ Ek
2. W = m g h
3. W = P t
4. W = F s

Je duwt met een kracht van 40N een zware tas 70cm over een tafel. Hoeveel arbeid heb je geleverd?

Jan heeft een steen over een afstand verplaatstHij oefent hier een kracht van 50 N uit, de arbeid die hij hierbij heeft verricht is 3000 J,
bereken de afstand die hij heeft afgelegd.