7.1 arbeid 7.1.1 definitie - telenet.beusers.telenet.be/nele.vanderbusse/cursus fysica 3 -...

Fysica – hoofdstuk 1 : Mechanica 1ejaar 2

egraad (2uur) - 69 -

Neva - FYSICA3H1_2u_deel6_arbeid_vermogen_energie_opgave - 15/08/2010

7 Arbeid, vermogen en energie

7.1 Arbeid 7.1.1 Definitie Een kracht kan gebruikt worden om een voorwerp te verplaatsen over een bepaalde afstand. Voorbeelden:

We zeggen dat een kracht die op een voorwerp werkt arbeid verricht als het voorwerp zich hierdoor verplaatst

Symbool: W (work)

Bij alle voorbeelden werd er arbeid geleverd want:

� er werd een ……………………………………………… gebruikt

� er werd een ……………………………………………… veroorzaakt

De geleverde arbeid vergroot als de gebruikte kracht …………………………… is.

� W en F zijn dus ……………………………………………

De geleverde arbeid vergroot als de afgelegde weg …………………………..… is.

� W en ∆s zijn dus ………………………………………………………

Definitie van arbeid

De arbeid die een (constante) kracht levert is het product van de kracht met

haar verplaatsing, gemeten volgens haar eigen richting.

� Ik plaats mijn boekentas op de tafel.

� Ik duw de kast vooruit.

� ....................................................................................

Fysica 1ejaar 2

egraad (2uur): hoofdstuk 1 : Mechanica pag. 70


7.1.2 Formule:

W: arbeid ( eenheid : J )

F : grootte van de kracht (eenheid : N )

s∆ : afgelegde weg (eenheid : m )

Eenheid Eenheid arbeid = eenheid kracht . eenheid verplaasting

= N . m

= J ( joule)

Een joule is de arbeid geleverd door een kracht van 1 N, waardoor het voorwerp een verplaatsing van 1 m ondergaat. Merk op:

1 J is naar mensenmaat een erg kleine arbeid. Om je een idee te geven:

je verricht ongeveer 1 J arbeid als je 1 kg suiker 10 cm omhoog beweegt.

We zullen daarom dus ook veel gebruik maken van de afgeleide eenheden:

......................1

...................1

=

=

kJ

MJ

James Prescott Joule (1818 – 1889)

Joule bestudeerde de kenmerken van warmte, en ontdekte de relatie met energie. Dit leidde tot de wet van behoud van

energie (eerste wet van de Thermodynamica). De SI eenheid voor energie, de joule, is naar hem genoemd. Hij

ontwikkelde met Lord Kelvin de absolute temperatuurschaal, beschreef magnetostrictie, en vond de relatie tussen

elektrische stroom door een weerstand en warmtedissipatie, bekend als de wet van Joule.

Let op : de kracht moet minstens in dezelfde richting werken van de afgelegde weg. F en ∆∆∆∆s lopen minstens evenwijdig.

James Joule was de zoon van een rijke brouwer uit Salford, bij Manchester. Aanvankelijk

werkte hij in de brouwerij, maar al snel besliste hij zich aan de wetenschap te wijden.

Hij deed onderzoekingen op het gebied van electriciteit en onderzocht de

warmteontwikkeling bij een electrische stroom. Gaandeweg legde hij zich toe op de

warmteleer. Joule kan worden beschouwd als de proefondervindelijke grondlegger van

de energetische warmtetheorie.

W = F . ∆s (met F�

// ∆s)

Fysica 1ejaar 2



Verplaatsing : s∆ Verplaatsing : s∆

F�

F�

7.1.3 Positieve en negatieve arbeid

1. Als de kracht en de verplaatsing dezelfde zin hebben dan spreken we van

........................... arbeid. Als kracht en verplaatsing een tegengestelded zin hebben

dan spreken we van .................................... arbeid.

7.1.4 Het behoud van arbeid bij hefbomen.

Bij de hefbomen hebben we reeds opgemerkt dat er met een winst aan kracht een evenredig verlies aan afgelegde weg gepaard gaat. => F . ∆s = constante

Bij hefbomen in evenwicht is er sprake van het behoud van arbeid.

(Dit geldt voor alle werktuigen!!!!)

7.1.5 Als kracht en verplaatsing NIET evenwijdig zijn

Als de kracht niet evenwijdig is aan de verplaatsing wordt er ook arbeid verricht. Om dan de arbeid te berekenen kan de kracht ontbonden worden

� in een krachtcomponent die evenwijdig is met de verplaatsing = 1F�

1F�

is …………………………… oorzaak van verplaatsing

� in een krachtcomponent die loodrecht staat op de verplaatsing = 2F�

2F�

is …………………………… oorzaak van verplaatsing

Positieve arbeid Negatieve arbeid

Fysica 1ejaar 2



7.1.6 Denk na en antwoord:

1. Als je een boekentas met gestrekte arm voor je houdt, word je wel moe en je bent aan

het werken. Maar heb je arbeid verricht? ……………………………

Waarom? ……………………………………………………………………………………………

2. Je loopt rond met een stapel boeken in je armen. Je armen verrichten een kracht om de

stapel te tillen, je benen leveren een kracht om de stapel rond te dragen. Wie van beide

heeft er arbeid verricht? …………………………………………………………

Waarom? …………………………………………………………………………………………

3. Je tilt een stapel boeken op van de grond en legt ze op tafel.

Heb je arbeid verricht? ……………………………

Waarom? ……………………………………………………………………………………………………………

Hoe groot was de kracht? …………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………

7.1.7 Samenvatting:

De arbeid die een (constante) kracht levert is het product van de

........................................ met haar

............................................., gemeten volgens haar eigen

richting.

......................................=W

W: ............................. ( eenheid : .... )

F : ........................... (eenheid : ..... )

s∆ : .................. .......... (eenheid : ..... )

Let op: Kracht en verplaatsing moeten ...........................

Positieve arbeid : .........................................................

Negatieve arbeid : .........................................................

Bij hefbomen geldt de wet van ......................................

Fysica 1ejaar 2



7.1.8 Vraagstukken: 1. Om een wagentje horizontaal voort te bewegen is er een kracht nodig van 50 N. Hoeveel

arbeid is er verricht als het wagentje 30 m verder is? (Oplossing: 1,5 . 103 J ) 2. We heffen onze boekentas, gewicht 20 N , 50 cm op. Bereken de verricht arbeid.

(Oplossing: 10 J )

3. Bepaal de totale arbeid in volgend voorbeeld: a. We gaan met onze boekentas, gewicht 20 N, naar de bushalte op 300 m van de

school. b. We staan met onze boekentas in de hand te wachten op de bus. c. Dan lopen we van de bushalte naar huis, 200 m.

(Oplossing: 104 J )

4. Een kracht verricht 4 kJ arbeid om een voorwerp 80 m te verplaatsen. Hoe groot is de kracht? (Oplossing: 5,0 . 10 N )

5. Om een rotsblok 500 m te verplaatsen leverden de Egyptische slaven 15 MJ aan arbeid. Wat was de massa van het rotsblok? (Oplossing: 3,06 . 103 kg )

6. Bepaal de arbeid die verricht is als je volgend karretje zonder bloemkolen 5 km verder trekt. (1 cm => 1 N ) (Oplossing: 2,0 . 101 kJ)

7. Een man van 75 kg klimt met een zak aardappelen van 45 kg op zijn rug 9,0 m hoog op een

ladder. Bereken de arbeid die hij heeft verricht. (oplossing: 1,06 . 104 J)

8. Een groentenhandelaar moet een kracht van 196 N uitoefenen om zijn wagen in beweging

te houden.Welke arbeid heeft hij verricht als hij een weg van 2 km aflegt.

(Oplossing: 3,92 .105 J )

Fysica 1ejaar 2



7.1.9 Samenvatting:

7.1.10 Noteer hier je eigen opmerkingen en aanvullingen:

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

Fysica 1ejaar 2



7.2 Vermogen 7.2.1 Definitie Voorbeeld:

De verhouding tussen de geleverde arbeid en de tijd, daarvoor nodig, noemen we het vermogen.

Symbool: P (power) Het vermogen vergroot als de geleverde arbeid ……………………………….....………… is.

� P en W zijn ………………………………………………………………………

Het vermogen vergroot als de tijd (nodig om de arbeid te leveren) ……………………………… is.

� P en ∆t zijn ……………………………………………………………………....

Definitie van vermogen :

7.2.2 Formule:

P : Vermogen ( eenheid : W )

W : Arbeid ( eenheid : J )

t∆ : Tijdsverloop ( eenheid : s )

Merk op : ∆t is het tijdsverschil tussen de aanvang en het beëindigen van de arbeid.

7.2.3 Eenheid

Eenheid van vermogen: = optijdsverloeenheid

arbeideenheid

= s

J

= W (Watt, naar de Engelsman James Watt 1736-1819)

Als er op een bouwwerf 5000 N stenen , 10 m hoog moeten gebracht worden, dan moet er een arbeid geleverd worden van 50 kJ. De aannemer kan dan overwegen om de metserdiender de klus te laten klaren in 2 uur of een kraan te laten aanrukken die de arbeid verricht in 10 minuten.

De arbeid die per tijdseenheid verricht wordt of De verhouding van de verrichte arbeid op de tijd die nodig is om de arbeid te verrichten.

t

WP

∆=

Fysica 1ejaar 2



....................t

W =⇒∆

= WP

Het vermogen is kenmerkend voor elk toestel. Hieronde enkele voorbeelden:

menselijk hart 1,5 W mens 74 W paard 512 W auto (90 pk) 750 W – 1 500 000 W locomotief 220 000 W – 2 200 000 W vliegtuigmotor 7 500 000 W Elektrische centrale 400 MW (opm: kerncentrale : 477 MW) Lancering Space Shuttle 350 000 kW

7.2.4 Arbeid en vermogen De elektriciteitsproductie drukt men uit in MJ : 1 MJ = .................. J

Wat betalen we dan aan de maatschappij? Arbeid of vermogen?....................

Dus: Eenheid voor arbeid = eenheid vermogen . eenheid tijdsverloop = 1 kW . 1h = 1 kWh We hebben echter gezien dat de eenheid van arbeid Joule is!!!!! Wat is nu het verband tussen 1 J en 1 kWh ?

kWh1 = …………Wh

= …………. ⋅W …… h

= ………… ⋅W ……….....… s

= ……… ⋅s

J …………..... s

= …………….... J

Besluit : kWh1 = …….........….. J = ......... MJ

James Watt ( 1736-1819)

James Watt wordt beschouwd als de uitvinder van de stoommachine.De

allereerste stoommachine was echter al rond 1700 gemaakt. Het was een

pomp die in de mijnen werd gebruikt om grondwater uit de mijnengangen te

pompen. Watt heeft deze echter aangepast en wordt daarom als de uitvinder

van de stoommachine beschouwd.

Merk op:

Halen we uit de formule van vermogen de arbeid dan krijgen we

Fysica 1ejaar 2



7.2.5 WW: Vermogen bepalen ontwikkeld door een leerling. Naam: ........................................................................ Klas: .................... Bepaal het vermogen ontwikkeld door een leerling Datum: ...............

.

Metingen:

Massa ........................... : m1 = ......................................

Massa ........................... : m2 = ......................................

Hoogte van de stoel : .............=stoelh ⇔ .....................................=∆ tots

Tijd van de 1e lln : ....................................1 =∆t

Tijd van de 2e lln (traag) : ....................................2 =∆t

Tijd van de 2e lln (snel) : ....................................3 =∆t

Berekeningen:

Kracht

NinF ..................=

Arbeid

JinW ......................=

Vermogen

WinP ................=

Leerling 1 :

..............................

...............................

...............................

..............................

Leerling 2 (traag) :

..............................

...............................

...............................

..............................

Leerling 2 (snel) :

................................

..............................

................................

.............................

Besluit: 1. Leerling 2 heeft in beide gevallen (traag en snel) evenveel …………………………… geleverd.

2. Het maximum vermogen dat de leerlingen ontwikkeld hebben is …………………………

We bepalen het vermogen door een leerling ontwikkeld door 10x op een stoel te gaan staan. Werkwijze:

1. Een leerling (m1) gaat 10x op een stoel staan. De andere leerlingen van de groep bepalen met de

chronometer de tijd )( 1t∆ die deze leerling hiervoor

nodig heeft. 2. Een tweede leerling (m2)doet dezelfde proef en de

andere lln bepalen opnieuw de tijd )( 2t∆ die deze

leerling hiervoor nodig heeft. 3. Die tweede leerling (m2)doet opnieuw de proef, maar

tracht zijn tijd )( 3t∆ van daarnet te verbeteren.

s∆

Fysica 1ejaar 2



7.2.6 ZW : Vermogen bepalen van enkele toestellen. Naam: ........................................................................ Klas: .................... Opgave: Zoek thuis het vermogen op van de volgende huishoudtoestellen. Dit kan je vinden op het identificatieplaatje Bepaal het vermogen ontwikkeld door een leerling

Datum: ...............

Fysica 1ejaar 2



7.2.7 Samenvatting:

7.2.8 Denk na en antwoord:

� Voor welke grootheden staan volgende eenheden?

a) kW =>........................ b) kN => ........................

c) MJ => ........................ d) kWh => ........................

� Het vermogen van een toestel heeft geen vaste waarde, maar hangt af van de

omstandigheden waarin het toestel gebruikt wordt:

Het vermogen is de .........................die per ..........................

verricht wordt

of

Het vermogen is de ........................................ van de verrichte

...................................... op ............................................ die

nodig is om .................................. te verrichten.

..................

...............=P

P : ........................... ( eenheid : ...... )

W : ........................... ( eenheid : ...... )

t∆ : .......................... ( eenheid : ...... )

Merk op : kWh1 = …….........….. J ( eenheid van ......................)

Een lamp die wordt aangesloten op een lagere spanning dan op de lamp

is vermeld, verbruikt een .................................... vermogen en geeft

dus ....................... licht.

Als je met een auto rustig vertrekt, is het vermogen

………………….... dan wanneer je snel optrekt.

Voor het menselijk lichaam is het vermogen afhankelijk van de

spiergroepen die gebruikt worden.

De beenspieren ( ....................................) hebben het

................... vermogen.

Fysica 1ejaar 2



� Het maximale vermogen van een toestel kan je aflezen op het informatieplaatje.

Als het snoer in deze kabelbox is opgerold dan kan er een apparaat op worden

aangesloten met een vermogen van ....................... W en als het snoer uitgerold is dan

kan er een apparaat worden aangesloten van ................... W.

� Zet om naar de aangegeven eenheid, noteer in wetenshappelijke notatie:

a.

s

Ncm5000320 =

W

b. kWh5,2 J

c. kWh0025,0 J

d.

h

J372820

W

Dit koffiezetapparaat heeft een maximaal vermogen

van ............ W, want het moet het water snel

kunnen ........................................

Deze ventilator heeft een vermogen van .....W

Waarom zo weinig?

.........................................................

Fysica 1ejaar 2



7.2.9 Vraagstukjes:

1. Je brengt 100 kg stenen langs een ladder naar de eerste verdieping, 3 m hoog. Dit doe je

in 10 minuten. Een kraan heeft hiervoor 30 seconden nodig. Bereken voor beide de verrichte arbeid en het ontwikkelde vermogen om de stenen naar boven te brengen.. (Oplossing: 2,94 103 J ; 4,9 W ; 9,8 101 W)

2. Als jij (massa 65 kg) een toren, 82 m hoog, kan bestijgen in 15 min. Welke arbeid heb je dan verricht, hoe groot is het ontwikkelde vermogen. (Oplossing: 5,22 104 J ; 5,80 101 W)

3. Welke arbeid moet men verrichten om een massa van 200 kg tot op een hoogte van 5 m

te trekken. Welk vermogen moet mijn kraan hebben als ik dat op 1 minuut wil doen? (Oplossing: 9,8 103 J ; 1,63 102 W )

4. Een kraan ontwikkelt een vermogen van 20 kW.

In welke tijd kan een last van 38 000 N op een hoogte van 6 m gebracht worden? (Oplossing: 1,14 101 s)

5. Een man van 75 kg klimt met een zak aardappelen van 45 kg op zijn rug in 20,0 s 9,0 m

hoog op een ladder. Hoeveel arbeid heeft hij verricht en hoe groot is het ontwikkelde vermogen? (Oplossing: 1,06 104 J ; 5,29 102 W )

6. Een sprinter loopt 100 m in 10,6 s en verricht daarbij een arbeid van 22,5 kJ. Bereken zijn gemiddeld vermogen tijdens de sprint. (Oplossing: 2,12 103 W)

7. Een tractor ploegt 200 m in een tijd van 4 min 30 s en oefent daarbij een kracht van 960 N uit. Bereken het vermogen van de tractor. (Oplossing: 7,11 102 W)

7.2.10 Samenvattting:

Fysica 1ejaar 2



7.2.11 Noteer hier je eigen opmerkingen: ................................................................................................................

................................................................................................................

................................................................................................................

................................................................................................................

................................................................................................................

................................................................................................................

Fysica 1ejaar 2



7.3 Energie 7.3.1 Definitie Voorbeelden:

We kunnen dus zeggen dat een voorwerp energie bezit als het arbeid kan leveren. Symbool

E

Definitie Eenheid Energie: Eenheid Energie = Eenheid arbeid = J (joule)

Na arbeid krijgen we honger want onze energie is opgebruikt. Voedsel is onze energiebron. Voedsel is letterlijk de brandstof voor ons lichaam.

In onze maatschappij halen we vooral energie uit olieproducten, kernergie en gas.

Een motor heeft brandstof (energie) nodig om arbeid te leveren. Met energie kan je een auto in beweging brengen. Benzine kan een motor doen draaien, het bezit energie. Er wordt dan arbeid verricht op de auto.

De gewichten aan een koekoeksklok doen het uurwerk draaien, ze bezitten energie.

De veer of batterij in je polsuurwerk bezit energie.

Spierkracht stelt ons in staat van arbeid te verrichten, de spieren bezitten energie.

Een voorwerp bezit energie als het ..............................kan verrichten.

Fysica 1ejaar 2



7.3.2 Soorten energie:

7.3.2.1 Chemische energie:

Kenmerk: de materie verandert ……………. Voorbeelden:

� ................................................................................

� ................................................................................

� ................................................................................

7.3.2.2 Mechanische energie:

Kenmerk: De materie verandert .......................

Voorbeelden:

� ..........................................................

� ..........................................................

� ..........................................................

Het water achter een stuwdam bezit ook energie. Het

kan immers langs buizen geleid worden en zo de

schoepen van een turbine in beweging zetten.

De wind (dit is lucht in beweging) bezit energie: Hij kan

windmolens doen draaien, zeilschepen voortdrijven. Als hij

tot een orkaan aangroeit kan hij bomen ontwortelen en

huizen omver werpen.

Door verbranding kan een stof arbeid leveren. De verbranding

is een chemisch proces. Als een stof .................. kan leveren

door een ....................................................................

bezit ze chemische energie.

Fysica 1ejaar 2



Mechanische energie

Potentiële gravitatie-energie

Kinetische energie

De energie die een voorwerp bezit omdat

het zich in een speciale toestand bevindt.

Omdat er verschillende soorten krachten

zijn, zijn er verschillende soorten

potentiële energie. Potentiële energie als

gevolg van de zwaartekracht levert

potentiële gravitatie-energie op.

De energie die een voorwerp bezit

omdat het in beweging is.

(Ook wel beweginsgenergie genoemd)

Voorbeelden:

• Opgespannen veer

• Gebogen lat

• Opgespannen pees van een boog

• Water in een stuwmeer

Voorbeelden:

• een rijdende auto

• een draaiend wiel

• roterende schroef

Berekening (formule):

Om een voorwerp omhoog

te brengen moeten we een

kracht uitoefenen tegen de

zwaartekracht in. Deze

energie wordt als

potentiële energie

opgeslagen.

Berekening (formule):

Naarmate het voorwerp een grotere

snelheid heeft en een grotere massa

zal het meer kinetische energie

bezitten.

Voor een voorwerp met massa m geldt op

hoogte h met bekende zwaarteveldsterkte

g de volgende relatie met betrekking tot

de zwaartekrachtenergie van het

voorwerp

hgmE p ⋅⋅=

pE : ......................... (eenheid:.........)

m : .......................... (eenheid: .......)

g : ........................... (eenheid: ......)

h : ........................... (eenheid: .......)

2

2

1vmEk =

kE ........................(eenheid: ......)

m : ........................(eenheid: ......)

v : ........................(eenheid: s

m)

Fysica 1ejaar 2



Ep = 7 500 J Ek = 2 500 J

Ep = 5 000 J Ek = 5 000 J

Ep = 2 500J Ek = 7 500 J

Ep = 0 J Ek = 10 000 J

Ep = 10 000J Ek = 0 J

7.4 Behoud van mechanische energie bij een vallend voorwerp. Valt een voorwerp, dan krijgt het snelheid. De potentiële energie wordt dan omgezet in kinetische energie.

De mechanische energie (de som van potentiële en kinetische energie) blijft behouden:

Voorbeeld:

a) Hoeveel is de kinetische energie vlak voordat hij de grond raakt? E kin = ........

b) Hoeveel is de potentiële energie op het ogenblik dat hij de grond raakt: E pot= .....

c) Bereken zijn potentiële en kinetische energie op 2 m hoogte:

E pot = ................ en E kin = ............................

Noteer hier de gebruikte formules en berekeningen:

Wet behoud van mechanische energie :

E k + E p = constant

Bij een valbeweging in het luchtledige • Wordt de potentiële energie van het

lichaam omgezet in kinetische energie;

• Is de toename aan kinetische energie gelijk aan de afname van potentiële energie: ∆E k = - ∆E p

• Blijft de som van de kinetische en potentiële energie onveranderd: E k + E p = C

ste

Tarzan heeft een massa van 72,6 kg. Hij valt uit een boom van een hoogte van 3,00 m.

a) Bereken zijn potentiële energie voordat hij uit

de boom valt: Epot = ....................

b) Wat gebeurt er met de potentiële energie bij

het vallen? : ......................................

Fysica 1ejaar 2



Andere energievormen en omzettingen:

• Wiel van Maxwell = de jojo

• Een batterij:

• Een stuwmeer:

• Een kachel:

• Boormachine:

na opdraaien van het touwtje

� ………………………… energie

� ………………………… energie

� ………………………… energie

Waar is de energie als de jojo na een tijd tot rust komt?

....................................................................................................

Omzetting van …………………………………… energie in

……………………………………………… energie

Omzetting van ……………………………… energie

naar ………………………………………… energie

(in de dynamo) en dan in ……………………… energie

Omzetting van ……………………………………energie in

thermische energie

Omzetting van …………………………………… energie in

…………………………………………… energie

Fysica 1ejaar 2



• Een kerncentrale

• De radiometer van Crookes:

Besluit:

Door gebruik van een toestel kan de ene energievorm in de andere omgezet worden.

Een toestel is dus geen energieverbruiker maar een energieomzetter!

7.6 Wet van behoud van energie

Wet van behoud van energie: In een afgesloten stelsel kan de energie wel van één vorm in een andere overgaan

of van een voorwerp op een ander overgedragen worden, de som van alle energieën

verandert niet.

Het “perpetuum mobile”

Omzetting van …………………………… .......energie

naar …………………………………………… energie naar

……………………………………………energie naar

……………………………………… ........energie

Omzetting van ……………………………… energie

in ……………………………………… energie

Energie kan van de ene vorm in de andere omgezet orden.

Energie kan van het ene voorwerp op het andere overgaan.

De wet van het behoud van energie is even fundamenteel voor de

natuurkunde als het behoud van massa , wet van Lavoisier, voor de

chemie. Einstein heeft er echter op gewezen dat beide wetten afzonderlijk

onjuist zijn, aangezien massa in energie omgezet kan worden en

omgekeerd, volgens de formule E = m.c². De wet zou dus moeten luiden:

de som van massa en enrgie blijft constant

Soms horen we van een uitvinder die denkt een toestel gevonden te hebben dat meer energie voortbrengt dan het verbruikt. Een eeuwig durende beweging, eens gestart voor altijd in beweging, is zo een andere droom van enkele fantasten. Volgens de energiewet kan dit echter niet.

Fysica 1ejaar 2



7.7 Rendement:

Als een machine energie verbruikt dan willen we daar graag zoveel mogelijk nuttige

(geleverde) energie terug uit halen.

Defintie van rendement:

De nuttige energie …………………………… dan de toegevoerde energie.

Het rendement is dus een getal …………………………… dan 1.

Waar is de rest van de energie naar toe? ……………………………………………………………

toevoer

nuttig

E

E =η

eenheid: onbenoemd

Voorbeeld:

Bereken het rendement van een fietsdynamo als 80 kJ kinetische energie toegevoerd wordt om 62 kJ elektriciteit te bekomen. Geg: ........................................

.........................................

Gevr:........................................

Opl: Formules: .......................................

Berekening: ....................................

....................................

....................................

Antwoord: ................................................

+ Instromende energievorm (= toegevoerde)

Energie omzetter

Uitstromende of nuttige energie

Warmte (verlies ?!)

De verhouding tussen nuttige of uitstromende energie en de toegevoerde

energie

Fysica 1ejaar 2



7.8 Samenvatting:

Energie = ………………………………………………………… Mechanische energievormen:

1. Potentiële energie : .……………………………………………………….

Formule potentiële energie : Ep =………………………….

m: ……………………(eenheid : ………….)

g : ……………………(eenheid : ………….)

h : ……………………(eenheid : ………….)

2. Kinetische energie:

…………………………………...........................................

Formule kinetische energie : Ek = ………………………….

m : ……………………(eenheid : ………….)

v : ……………………(eenheid : ………….)

3. Behoud van mechanische energie: ………………………......

................................................................................

4. Behoud van energie : …………………………………………

……………………………………………………………………

5. Rendement:

……………………………………………………………

Formule rendement: .................

.................. =η

E nuttig : ……………………(eenheid : ………….)

E toevoer : ……………………(eenheid : ………….)

η : ……………………(eenheid : ………….)

Fysica 1ejaar 2



7.9 Kringloop van de energie:

Alle energie vindt zijn oorsprong bij de ………………………………………………………… of

………………………………………………………… van de zon. De mens ontwikkelde toestellen om deze

energie om te zetten in andere vormen. Maar uiteindelijk eindigt elke energievorm weer in

…………………………….

7.10 Energievreters

Door klimaatverandering en uitputting van fossiele

brandstoffen staat het verbruik van olie, gas en kolen volop

ter discussie. De samenleving staat voor de uitdaging om

duurzaam om te gaan met energie.

Hebt u ooit gehoord van een A++-label koelkast? Die is

bijzonder zuinig. In de winkel kunt u aan het energielabel

zien hoeveel energie apparaten verbruiken. Het A-label is

het zuinigst, het G-label het minst zuinig. Sommige

apparaten zijn zo zuinig, dat ze een A met twee plussen

krijgen: A++.

Sommige apparaten verbruiken erg veel energie. De airco is

een echte energieslurper, net als het waterbed en de

vijverpomp. Maar ook een oude koelkast vreet energie.

Fysica 1ejaar 2



7.11 Denk na en antwoord:

1. Bij elektrische huisverwarming wordt alle elektriciteit in warmte omgezet. Is elektrische

verwarming vanuit energiestandpunt dan zo voordelig? Waar is het verlies eventueel

gebeurd?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………

1. Rik eet een chocoladereep van 100g op. Op de verpakking staat : ‘energie 2236 kJ per

100g’.

a. Welke energiesoort is opgeslagen in de chocolade?

......................................................

b. Rik heeft een massa van 70 kg en gaat een berg beklimmen. Hoe hoog kan hij

klimmen met de energie van de reep chocolade?

Geg.

Gevr.

Opl. Formules:

Berekeningen:

Antwoord:

c. Leg uit waarom het resultaat niet klopt met de werkelijheid.

..................................................................................................................

Fysica 1ejaar 2



7.12 Vraagstukjes:

1. In een spaarlamp wordt 240 kJ elektrische energie toegevoerd. Het rendement van de lamp

is 65% Bereken hoeveel nuttige energie onder de vorm van licht ontstaat. (Oplossing: 1,56 102 kJ)

2. Een batterij produceert 40 kJ elektrische energie bij een rendement van 85%. Hoeveel energie heeft men er ingestopt? (Oplossing: 4,71 101 kJ)

3. Welke potentiële energie bekom jij als je naar de tweede verdieping( 2 maal 4 m hoog) van het schoolgebouw gaat? Stel je massa gelijk aan 75 kg. (Oplossing: 5,88 103 J)

4. Een machine ontvangt 3 kJ arbeid en verricht op haar beurt 2800 kJ arbeid. Hoe groot is het rendement? Hoeveel energie gaat er verloren in warmte? (Oplossing: 2 102 J)

5. Tot welke hoogte moet men een bal van 320 g omhoogwerpen om hem een potentiële energie van 125 J te geven. (Oplossing: 3,98 101 m)

6. Bereken de potentiële energie van een heilblok met massa 500 kg, dat zich 10 m boven de grond bevindt. (Oplossing: 4,9 104 J)

7. Een electrische centrale haalt energie uit een waterbekken dat 400 m hoger gelegen is. Hoeveel m3 water moeten de turbines minstens per s verwerken om een vermogen van 10 000 kW te leveren. (Oplossing: 2,55 103 l)

8. Een trein rijdt eenparig met een snelheid van 120 h

km. Hij heeft een massa

van 350 ton. Bereken ook de kinetische energie van deze trein. (Oplossing: 1,94 108 J)

9. Bereken de kinetische energie van

a. een wagen van 1 kg dat rijdt met een snelheid van 2 s

m. (Oplossing: 2 J)

b. een kogel van 50 g die beweegt met een snelheid van 400s

m.

(Oplossing: 4,0 103 J)

10. Een voorwerp met massa van 1 kg bezit een kinetische energioe van 200 J. Bereken zijn

snelheid. (Oplossing: 2 101 s

m)

Fysica 1ejaar 2



7.13 Noteer hier je eigen opmerkingen en geheugensteuntjes.

................................................................................................................

................................................................................................................

................................................................................................................

................................................................................................................

................................................................................................................

................................................................................................................

7.1 arbeid 7.1.1 definitie - telenet.beusers.telenet.be/nele.vanderbusse/cursus fysica 3 -...

Documents