hoofdstuk 6

Overal Natuurkunde 4 havo
Samenvatting
6 Energie en beweging
Energie en energieomzettingen
‘Energie bezitten’ betekent ‘in staat zijn arbeid te verrichten’. Door
arbeid te verrichten zet je energie om in een andere soort. Arbeid
en energie druk je in dezelfde eenheid uit: 1 J = 1 N∙m.
W=F∙s
Een energie-stroomdiagram is een schematische weergave van een
energieomzetting. Er is minder nuttige energie dan gebruikte
energie, omdat er ongewenste energie (warmte) ontstaat.
Soorten energie
 In voedingsstoffen en brandstoffen is chemische energie
opgeslagen. Je lichaam of een verbrandingsmotor maakt deze
energie vrij door een exotherme chemische reactie.
 In een gespannen veer is veerenergie opgeslagen. Als de veer
ontspant, oefent hij veerkracht uit en verricht hij arbeid. Hij zet de
veerenergie dan om in een andere vorm van energie.
 Bewegende voorwerpen hebben kinetische energie.
 Een voorwerp dat zich op een bepaalde hoogte bevindt en
omlaag kan bewegen, heeft zwaarte-energie.
Energieomzettingen
Bij bewegingen vinden voortdurend omzettingen van energiesoorten
plaats. De ene soort neemt zoveel af als de andere toeneemt.
Volgens de wet van behoud van energie is de totale energie voor
een omzetting gelijk aan de totale energie erna.
Bij bewegingen met wrijving wordt een deel van de energie omgezet
in warmte. Deze warmte komt overeen met de arbeid die de
tegenwerkende weerstandskracht verricht.
Als op een lichaam een resulterende kracht werkt, verandert de
snelheid en daarmee de bewegingsenergie van dat lichaam. De
verandering van de bewegingsenergie is gelijk aan de totale arbeid
die de krachten verrichten.
Als de resulterende kracht dezelfde richting heeft als de
verplaatsing neemt de snelheid toe, dus ook de kinetische energie.
Er wordt dan positieve arbeid verricht.
Als de resulterende kracht tegengesteld gericht is aan de
verplaatsing neemt de snelheid af. De arbeid is dan negatief.
Energie door verbranding
Bij verbranding van brandstoffen wordt chemische energie in
warmte omgezet, die direct als warmte wordt gebruikt of wordt
omgezet in elektrische of mechanische energie.
De verbrandingsmotor van een auto zet chemische energie om in
warmte en een deel van deze warmte in mechanische
energiesoorten; kinetische energie, zwaarte-energie. De meeste
energie gebruikt de motor om arbeid tegen de wrijvingskracht te
verrichten.
© Noordhoff Uitgevers Overal Natuurkunde 4 havo
Ek = ½ m ∙ v2
Ez = m ∙ g ∙ h
Etot,in = Etot,uit
Wtegenwerkend = Q
Wtot = Fres ∙ s
Wtot = ∆Ek
∆Ek = Ek,na – Ek,voor =
½ m ∙ vna2 – ½ m ∙ vvoor2
Wtot > 0, ∆Ek > 0
Ek,na > Ek,voor
Wtot < 0, ∆Ek < 0
Ek,na < Ek,voor
Ech = rV ∙ V
Ech = rm ∙ m
stookwaarde in Binas tabel 28B
voor brandstoffen
Samenvatting hoofdstuk 6 Energie en beweging
Het menselijk lichaam zet chemische energie uit voedingsstoffen
om in warmte en mechanische energie.
Vermogen en rendement
Het vermogen is de hoeveelheid energie of arbeid die per seconde
wordt geleverd/gebruikt/omgezet.
Het rendement van een omzetting geeft aan hoeveel van de
toegevoerde energie/vermogen wordt omgezet in nuttige
energie/vermogen.
P=E/t=W/t
Eenparige beweging: P = F ∙ v
η = Enut / Ein
η = Pnut / Pin
Duurzaam energie opwekken
Opwekking van elektrische energie uit fossiele brandstoffen
veroorzaakt opwarming van de aarde. Bovendien zullen deze
stoffen uitgeput raken. Er moeten nieuwe, duurzame vormen van
energieopwekking komen: vormen die niet uitgeput raken en het
milieu niet belasten.
Bij opwekking van energie uit atoomkernen komt relatief veel
energie vrij en ontstaan geen broeikasgassen. Bovendien lijkt er
voor lange tijd genoeg kernbrandstof te zijn. Een nadeel is het
stralingsgevaar dat bij ongelukken met kernreactoren kan optreden.
Groene vormen van energieopwekking zijn zonne-energie,
windenergie en witte steenkool (waterkrachtcentrales). Hun aandeel
in de energievoorziening is nog klein, maar groeit.
grootheid
naam
energie
massa
snelheid
zwaartekrachtconstante
arbeid
kracht
verplaatsing
warmte
stookwaarde
vermogen
tijd
rendement
symbool
E
m
v
g
W
F
s
Q
rV of rm
P
t
η
eenheid
naam
joule
kilogram
meter per seconde
meter per seconde kwadraat
joule
newton
meter
joule
joule per kg
symbool
J
kg
m/s
m/s2
J
N
m
J
J/kg
watt
seconde
1 W = 1 J/s
s
© Noordhoff Uitgevers Overal Natuurkunde 4 havo
Samenvatting hoofdstuk 6 Energie en beweging