Arbeid en Energie (Hoofdstuk 4) Natuurkunde HAVO Arbeid en Energie (Hoofdstuk 4)

Verrichten van Arbeid (§ 4.1) Eigen ervaring: Hoe zwaarder een voorwerp, die je optilt is, des te groter de moeite is die je moet doen Hoe hoger je een voorwerp optilt, hoe meer moeite je moet doen Natuurkundige gezegd: W = F x s Eenheid: Nm = Joule met 1 Nm = 1 J

Bealngrijk om te onthouden: Arbeid wordt – natuurkundig gezien –verricht door een kracht, niet door een mens, dier of machine Er moet daadwerkelijk sprake zijn van een verplaatsing (Immers als s = 0 dan geldt: W = F x s = 0) F en s moeten dezelfde richting hebben!

Oefenen met het begrip Arbeid Lees § 4.1 Maak ter oefening de opgaven: 6, 7 en 8

Arbeid en Energie (§ 4.2) Een definitie van Energie: “Energy is what makes things go” Natuurkundig gezegd: Energie bezitten = “in staat zijn arbeid te verrichten” Verschillende soorten energie: Kinetische (bewegings-) energie; Zwaarte-energie; Veerenergie; Elektrische energie; Magnetische energie; Chemische energie; Kernenergie; Stralingsenergie; Warmte

Arbeid en Energie – Kinetische energie: Ga uit van arbeid: W = F.s en leid af dat Ek = ½ mv2 Zie hiernaast! m.a.w.: wanneer een kracht (als enige) arbeid verricht op een massa m, dan verkrijgt de massa kinetische energie W = F . s = m . a . s = m .v/t. s = m v/t .s = m v/t .s = m v/t . ½ at2 = m v/t .½ v/t t2 = ½ mv2 q.e.d.

Arbeid en Energie – Zwaarte-energie: Wanneer alleen de zwaartekracht arbeid verricht: W = F.s = m.g.s = m.g.h Dit geldt zowel voor massa’s, die recht naar beneden vallen als voor massa’s, die volgens andere banen hoogte verliezen:

Oefenen met Arbeid en Energie Lees § 4.2 Maak ter oefening opgave: 13

Wet van behoud van Energie (§ 4.3) Algemeen: (Ez)in A = (Ek)in B + Q Als er geen verliezen optreden: (Ez)in A = (Ek)in B Zie de vier uitgewerkte voorbeelden: pag. 132 e.v.

Oefenen met Wet van behoud van energie Lees § 4.3 en probeer de vier voorbeelden te maken zonder direct de uitwerkingen te bekijken! Maak ter oefening de opgaven: 17, 20, 24 en 25

Vermogen (§ 4.4) P = W/t = W/t = Fs/t = Fs/t = Fv Gebruikte formules: P = W/t (algemeen) P = F.v (voor kracht geleverd door motor of mens/dier) P = ΔE/t (bij algemen omzetting van energie) Eenheid: 1 Watt = 1 J/s

Oefenen met vermogen Lees § 4.4 Maak ter oefening de opgaven: 28, 31 en 32

Rendement (§ 4.5) (Bijna) geen enkele energieomzetting of arbeid gaat zonder verliezen; daarom: Rendement: η = Wnuttig/ Ein (uitgedrukt in nuttige arbeid en toegevoerde energie) Kan ook uitgedrukt worden in nuttig vermogen en toegevoerd vermogen: η = Pnuttig/ Pin

Oefenen met rendement Lees § 4.2 Maak ter oefening de opgaven: 39, 40 en 41