Overal 3V P4.2: Arbeid

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Arbeid 4.2

Inhoud

Planning

Terugblik 4.1

Leerdoelen 4.2: Arbeid

Instructie 4.2 inclusief vragen

Checkout

Zelfwerktijd

Planning

- Week 50

         4.1 en 4.2

- Week 51

         4.3 en 4.4

- Week 2

        Herhalen en oefenen

- Week 3 - Toetsweek

Wat voor soort beweging is dit?

1. Vertraagde beweging
2. Eenparige beweging
3. Versnelde beweging

Versneld

Eenparig

Vertraagd

Snelheid blijft constant

Snelheid neemt toe

Snelheid neemt af

Als je tijd wilt bereken moet je de volgende formule gebruiken:

=

Afstand

Tijd

Snelheid

Welk soort beweging is dit?

1. Stilstaan
2. Eenparige beweging
3. Versnellen
4. Vertragen

Als je deelnemer bent in het verkeer, heb je te maken met drie soorten _____________ .

1. Als de snelheid de hele tijd gelijk blijft, dan noem je dit beweging met _____________ snelheid.
De formule voor snelheid is:
                      snelheid =  _____________ : _____________ .

afstand

bewegingen

constante

even

nog niet

snelheid

reactietijd

reactieafstand

tijd

versnelde

vertraagde

Sleep het antwoord naar de juiste plek

De voortstuwende kracht is groter dan de tegenwerkende kracht, dan is de resulterende kracht ____________________ en ______________________.

De voortstuwende kracht is gelijk aan de tegenwerkende kracht, dan is de resulterende kracht ____________________ en ______________________.

Positief of negatief

gelijk aan 0 N

Het voorwerp versneld

de snelheid is constant

Leerdoelen

Je kunt :

- Uitleggen in welke situaties een kracht arbeid verricht

- rekenen met arbeid

- uitleggen in welke situaties arbeid positief of negatief is 

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 wordt omgezet in bewegingsenergie

De bewegingsenergie is dus 4320J of 4,32 kJ

De eenheid van Arbeid is

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

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.

W	F	s
	50 N	7,0 m
	12 N	5,0 m
120 J		40 m
150 J		25 m
100 J	50 N
750 J	25 N

Reken de ontbrekende grootheden uit en vul ze in

350 

2,4 

0,3 

500

7,14 

0,42 

30

18750

0,14 

3 

2

3750

60 

4800 

5000

6

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.

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

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.

 

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

Raif wil bij het fitnessen zijn gewichten steeds 30 cm omhoog tillen en gebruikt hiervoor 300 N aan kracht.
In totaal wil hij 1000 J aan aan arbeid verrichten.
Hoe vaak moet hij de oefening herhalen ?

Raif wil bij het fitnessen zijn gewichten steeds 30 cm omhoog tillen en gebruikt hiervoor 300 N aan kracht.
In totaal wil hij 1000 J aan aan arbeid verrichten.
Nu tilt hij het gewicht hoger op. Leg uit of hij nu meer of minder arbeid verricht

W	F	s
	3,0 kN	5,0 m
	20 N	50 cm
20 kJ		40 m
2,5 MJ		25 km
0,35 kJ	70 kN
20 J	4,0 mN

Reken de ontbrekende grootheden uit en vul ze in

1500

2,4 

0,3 

500

15

0,42 

5000

18750

0,1

500

0,005

3750

10 

0,5 

50

100

Tijn helpt met verhuizen. Een verhuisdoos verplaatsen kost hem 17 000 J. Na een tijdje wordt hij futloos en eet hij een energiereep (een portie).
Op het etiket staat het volgende (zie etiket)

Hoeveel verhuisdozen zou hij, met de extra energie van de reep, kunnen verplaatsen?

Tijn helpt met verhuizen. Een verhuisdoos verplaatsen kost hem 17 000 J. Na een tijdje wordt hij futloos en eet hij een energiereep (een portie).
Op het etiket staat het volgende (zie etiket)

Waarom zal het werkelijke aantal lager liggen dan die 34 dozen uit de vorige vraag?

Tijn helpt met verhuizen. Een verhuisdoos verplaatsen kost hem 17 000 J. Na een tijdje wordt hij futloos en eet hij een energiereep (een portie).
Op het etiket staat het volgende (zie etiket)

Hoeveel Joule is 1 kcal volgens het etiket?

Leg in de volgende situaties uit  of de genoemde kracht een positieve, negatieve of geen arbeid verricht.

1. De zwaartekracht bij een naar beneden vallende bal

2. De spierkracht waarmee je een boodschappentas omhooghoudt terwijl je vooruit loopt

3. De spierkracht van je benen tijdens het fietsen

4. De zwaartekracht bij een opstijgende raket

positieve arbeid

positieve arbeid

Negatieve arbeid

Negatieve arbeid

Geen arbeid

Geen arbeid

Wat heb ik deze les geleerd

Waar wil ik nog extra aan werken of moet ik extra mee oefenen

Huiswerk

Lezen 4.2

Maken vragen: 17,18,19,20,21,22,25, 26 en 27

Huiswerk

Lezen 4.2

Maken vragen: 17,18,19,20,21,22,24, 25, 26 

Vraag 17, 19, 20, 21, 25 en 27 heb je al gedaan in de lesson up !!!

Dus nu nog zelf doen: 22 en 24 !!