Arbeid

Fysica
Arbeid
Broos Fonck
Arbeid in het dagelijkse leven
Kunnen jullie een paar voorbeelden geven wanneer
jullie arbeid leveren?
Spierarbeid
 Moeite om iets te verrichten
…

In de fysica is de betekenis van dit woord veel erger!
Wanneer mogen we van arbeid spreken? Wat zijn de
voorwaarden?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
2
Voorwaarden?
• Geef een omschrijving van de situatie.
• Kunnen we spreken van arbeid?
• Wat zijn de voorwaarden?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
3
Voorwaarden?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
4
Voorwaarden?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
5
Voorwaarden?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
6
Voorwaarden?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
7
Voorwaarden?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
8
Besluit
Om van arbeid te kunnen spreken moet er onder
invloed van een aangewende kracht een verplaatsing
gebeuren!
Neem cursus
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
9
Onderzoek
Arbeid is recht of omgekeerd evenredig met de
kracht?
Arbeid is recht of omgekeerd evenredig met de
verplaatsing?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
10
Voorbeeld
Piet brengt twee zakken cement, elk met een massa
van 25 kg, ineens op zijn schouders drie meter hoog.
Jef brengt één zak drie meter hoog.
Vergelijk hun prestaties!
De geleverde prestatie van Piet is dubbel zo groot als
die van Jef.
Motiveer!
Verplaatsing =, kracht ≠ (2x)
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
11
Voorbeeld
Jef brengt de zakken in twee keer op de gewenste
hoogte.
Vergelijk hun prestaties!
De geleverde prestatie van Piet is evengroot als die
van Jef.
Motiveer!
Verplaatsing = (afgelegde weg ≠), kracht =
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
12
Besluit A
Bij een even grote verplaatsing, zal de grootte van de
op het lichaam geleverde prestatie recht evenredig
zijn met de grootte van de aangewende kracht.
W~F
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
13
Voorbeeld
Piet brengt een zak cement van 25 kg drie meter hoog.
Jef brengt een zak met een even grote massa zes
meter hoog.
Vergelijk hun prestaties.
De prestatie van Jef is dubbel zo groot als die van Piet.
Motiveer!
F =, ∆x ≠
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
14
Voorbeeld
Piet brengt nu de zak cement eerst drie meter hoog, en
vervolgens nog drie meter hoog.
Vergelijk zijn prestatie.
De prestatie van beide is gelijk.
F =, ∆x =
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
15
Besluit B
Bij een even grote kracht, is de grootte van de
geleverde prestatie recht evenredig met de grootte
van de verplaatsing.
W ~ ∆x
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
16
Algemeen besluit
De mechanische arbeid W, geleverd door een
constante kracht F (met pijltje) is het product van de
grootte van die kracht met de verplaatsing ∆x (met
pijltje) van het aangrijpingspunt:
 
W  F .x
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
17
GH – EH
Grootheid
Symbool
Eenheid
Arbeid
W
[W] = J (de joule)
 
W  F .x
F   N 
  W   N  m  J
x  m
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
18
Betekenis
Er wordt een abeid van 1 J geleverd als een kracht van
1 N haar aangrijpingspunt verplaatst over 1 m in de zin
van de kracht.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
19
Arbeid geleverd door een constante kracht
Definitie:
Arbeid → o.i.v. kracht F een verplaatsing Δx
y
 
W  F .x
Fy
(scalair product)

F

Fx
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut

x
x
20
Dezelfde zin
Kracht en verplaatsing hebben dezelfde richting en zin.

F
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut

x
21
Arbeid geleverd door een constante kracht
Fx
y
Fx

F

Fx

x
W
x
0
x1
 x2
x
x
W  Fx x
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
22
Arbeid geleverd door een niet constante
kracht
Toepassing: vervorming van een spiraalveer
Fx
Wet van Hooke:
Fx  k  x
Fx  kx
W
0
x
d
W  Fx  x
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
23
Kan men spreken van arbeid?
Een leraar oefent een kracht uit op de muur en wordt
vermoeid.
Nee. Dit is geen voorbeeld van arbeid.
De muur is niet verplaatst.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
24
Kan men spreken van arbeid?
Een boek valt van de tafel op de grond
Ja. Dit is een voorbeeld van arbeid. Er is een kracht nl.
de zwaartekracht die inwerkt op het boek en die zorgt
voor de verplaatsing naar beneden.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
25