energie en arbeid

vwo : hoofdstuk 7 (dl. 1)
havo 5: hoofdstuk 1 (dl 2)
Hoofdwet van natuurkunde
 Energie kun je niet maken of vernietigen
 Energie kun je wel omzetten in een andere vorm
 Door arbeid te verrichten kun je de energie van een
voorwerp vergroten of verkleinen


positieve arbeid  snelheid neemt toe
negatieve arbeid  snelheid neemt af
Arbeid
 De arbeid / energie die je moet leveren om een
voorwerp van A naar B te verplaatsen hangt af van
 grootte van de kracht F
 grootte van de afstand s
 arbeid W = F x s
Arbeid als F niet constant
 W = F x s geldt alleen als F = constant
 Als F niet constant dan oppervlakte onder F(s)-grafiek
Voorbeeld 1: veerenergie
 Hoeveel arbeid moet je
verrichten om een veer u
meter uit te rekken?
 Arbeid is oppervlak onder
lijn
 W = ½ F u = ½ (Cu) u
 W = Ev = ½ Cu2
Arbeid als F niet evenwijdig s
 Kracht F ontbinden in component in de richting van s
en loodrecht daarop
 Alleen de component in de richting van s verricht
arbeid  effectieve kracht

 
W  F  s  Feff  s  F  s  cos 
Energievormen
Bewegingsenergie of kinetische energie
2. Potentiële energie kan via een kracht arbeid verrichten
1.







zwaarte-energie
veerenergie
elektrische energie
….
….
warmte




zwaartekracht
veerkracht
b.v. Lorentzkracht
wrijvingskracht
Potentiële energie geeft aan hoeveel arbeid er verricht
kan worden
Toepassen behoudwet
Etot, A + Wsom = Etot, B
 speciaal geval:



geen externe krachten, dus ook geen wrijving
Wsom = 0
Etot,A = Etot,B
Arbeid en potentiële energie
 Etot, A
+ Wsom = Etot, B
 Ek, A + Ez, A + … + Wsom = Ek, B + Ez,B + …
Wz
 Ek, A + … + Wsom + Wz = Ek, B + …
 Ek, A + … + W’som = Ek, B + …
 …..
 Ek, A + W’’som = Ek, B  algemeen: Wsom = Ek
Nog meer formules
E k  12 mv 2
E z  mgh
Ev  12 Cu 2
E W

t t
W F s
s
P 
 F   F v
t
t
t
P
(v  constant)
Voorbeeld 2: vallend voorwerp
 zonder luchtweerstand
Etot , A  Etot ,B
1
2
mv A2  mghA  12 mvB2  mghB
0
 mghA  12 mvB2  0
ghA  12 vB2
 zwaarte –energie wordt omgezet in kinetische energie
Voorbeeld 3: achtbaan
 alléén als er geen
wrijving is
 zwaarte- en kinetische
energie worden
uitgewisseld
 Etot,A = Etot,B =….= Etot,E
 Ez,A = Ek,B + Ez,B = Ek,D
A: vooral zwaarte-energie (vA  0)
D: alleen kinetische energie