Energie

Fysica
Energie
Broos Fonck
Inleiding
Arbeid = kracht op een object → verplaatsing
Vermogen = tijd waarin die arbeid geleverd wordt
Arbeid verrichten → object die de kracht levert op een
ander object
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
2
Voorbeeld
Kunnen jullie zelf voorbeelden geven van een situatie
waar arbeid geleverd wordt?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
3
Vragen
Wie of wat oefent er een kracht uit?
Op wie of wat wordt er een kracht uitgeoefend?
Kunnen we spreken van arbeid?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
4
Voorbeeld 1
De student zet een boek op de bovenste plank van het
boekenschap.
De student levert een kracht om arbeid te verrichten
op dat boek.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
5
Voorbeeld 2
Ploeg over veld
→ paarden of tractor
→ kracht om arbeid te verrichten op de ploeg
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
6
Voorbeeld 3
Wagen op een achtbaan
→ ketting (aangedreven door een motor)
→ kracht om arbeid te verrichten op het wagentje
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
7
Voorbeeld 4
Gewichtheffer
→ gewichtheffer
→ kracht om arbeid te verrichten op de gewichten
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
8
Vraag
Wat heb je nodig om arbeid te leveren?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
9
Besluit
In alle gevallen bezit een object een vorm van energie
die een kracht aanbiedt om de arbeid te leveren.
De objecten die de arbeid leveren
→ student,
→ tractor,
→ motor/ketting,
→ gewichtheffer
bezitten (chemische potentiële) energie opgeslagen
in voedsel of brandstof die getransformeerd wordt in
arbeid.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
10
Definitie
Grootheid
Symbool
Eenheid
Energie
E
[E] = J (de joule)
Een lichaam bezit energie als het in de mogelijkheid is
om arbeid om te verrichten.
E  W  F  x
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
11
Verschillende energievormen

Mechanische energie → opgesplitst in 2
De objecten hebben energie nodig om arbeid te
verrichten

Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
12
Vraag 1
Wie heeft er ooit al aan parachutespringen gedaan?
Je staat klaar om te springen.
Lever je arbeid?
Nee. Heb je de mogelijk om arbeid te leveren?
Ja. Waarom?
Wanneer je springt, val je naar beneden
(zwaartekracht en verplaatsing).
Je hebt dus de mogelijkheid om arbeid te leveren. Je
bezit dus energie. Want zonder energie kan je geen
arbeid leveren.
Waarom kan hij arbeid leveren?
Door de plaats van de springer
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
13
Vraag 2
We winden een opwindbaar autootje op.
Levert de auto arbeid?
Nee. Heeft hij de mogelijkheid om arbeid te leveren?
Ja. Waarom?
Als je de auto loslaat, komt hij in beweging.
De auto heeft dus de mogelijkheid om arbeid te
leveren. De auto bezit dus energie.
Waarom kan hij arbeid leveren?
Door de inwendige veer van autootje op te winden. We
noemen dit spankracht.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
14
Voorbeeld 1
De gewichten → arbeid te
verrichten → plaats van de
gewichten.
De gewichten → geen arbeid te
verrichten
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
15
Voorbeeld 2
Span een boog door op de pees een kracht uit te oefenen.
Het geheel boog-pees → arbeid te verrichten → spankracht van
de boog
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
16
Voorbeeld 3
Een flesje evian op de rand van een lessenaar.
Het flesje evian → arbeid te verrichten → plaats op de lessenaar
of de “spankracht” = zwaartekracht
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
17
Besluit
De voorwerpen zijn in staat arbeid te leveren
tengevolge van hun spanningstoestand of hun
plaats.
Potentiële energie
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
18
Voorbeeld 1
De wagen → arbeid te verrichten → snelheid van de wagen
… Bezit dus energie …
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
19
Voorbeeld 2
Het stromend water doet de watermolen bewegen.
Watermolen → arbeid te verrichten → stromend water
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
20
Besluit
De voorwerpen zijn in staat arbeid te leveren door het
feit dat ze bewegen.
Kinetische energie
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
21
Potentiële energie
Positie of configuratie
 Voorwerp → arbeid → positie in
 gravitatieveld (gravitatie potentiële energie),
 elektrisch veld (elektrische potentiële energie),
 magnetisch veld (magnetische potentiële energie) of
 elastische vervorming (elastische potentiële energie)

Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
22
Kinetische energie

Massa en snelheid
1
2
Ek   m  v
2

Broos Fonck
Omzetten tot arbeid
Sint-Paulusinstituut
23
Voorbeeld
1.
2.
3.
Broos Fonck
Mechanische energie → Potentiële energie
Mechanische energie → Kinetische energie
Kinetische energie → Arbeid (= kracht x verplaatsing)
Sint-Paulusinstituut
24
Voorbeeld 2
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
25
Omzettingen van energievorm

Warmte → kinetische energie
Besluit
 Warmte → vorm van energie
 Warmte → mechanische energie
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
26
Omzettingen van energievorm

Elektrische energie → kinetische energie
Besluit
 Elektrische energie → vorm van energie
 Elektrische energie → mechanische energie
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
27
Omzettingen van energievorm

Chemische energie → warmte
Besluit
 Chemische energie → vorm van energie
 Chemische energie → chemische reactie
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
28
Omzettingen van energievorm

Chemische energie → kinetische energie
Besluit
 Chemische energie → brandstoffen, voedsel en in levende
wezens
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
29
Omzettingen van energievorm

Stralingsenergie → elektrische energie
Besluit
 Licht → vorm van energie
 Stralingsenergie → bewegingsenergie
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
30
Behoud van energie
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
31
Behoud van energie: voorbeeld
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
32