Natuurkunde sv H6 – Energie en beweging:
Par 1:
> Energieomzettingen:
-> bij elke energieomzetting is er:
Een apparaat dat energie omzet
Een energiesoort dat t apparaat gebruikt: de toegevoerde of gebruikte energie
Een energiesoort dat t apparaat voortbrengt: de nuttige energie
-> energie-stroomdiagram: Eel
Estr Zonne-
Een deel van de toegevoerde energie wordt (gebruikte paneel (nu
omgezet in warmte en nuttige energie. Het energie) Q
(o
verschil hierin => ongewenste energie
-> de breedte vd pijlen rechts is samen gelijk aan de breedte vd pijl links -> ergaat dus evenveel
energie t apparaat uit als in => energiebalans
> chemische energie:
-> om arbeid W te verrichten is een kracht F en een verplaatsing s nodig.
-> je spierkracht verricht arbeid -> heb je energie voor nodig -> door voedingsstoffen (of
brandstoffen) te verbranden via exotherme chemische reactie => chemische energie Ech
> veerenergie:
-> Veerenergie Ev -> in een gespannen veer is veerenergie opgeslagen
-> als de veer ontspant, oefent hij veerkracht uit en verricht (positieve) arbeid.
-> hij zet de veerenergie dan om in een andere vorm van energie
> Bewegingsenergie:
-> de veerkracht heeft arbeid verricht en de bal heeft snelheid gekregen -> nieuwe energie
ontstaan => bewegingsenergie, ookwel kinetische energie Ek
-> alle voorwerpen die snelheid v hebben, bevatten Ek
-> hoe groter de snelheid van t vw, hoe groter de Ek
-> Ek hangt af van de massa m en de snelheid v van t vw
> Zwaarte-energie:
-> bal rolt langs helling omhoog -> zwaartekracht remt de bal af -> de arbeid die de zwaartekracht
verricht, is negatief -> hierdoor neem Ek vd bal af en de snelheid dus ook
-> als die weer omlaag rolt is de arbeid vd zwaartekracht positief: Ek en v neemt dan ook weer toe
-> de energie die hierbij heeft plaatsgevonden is de zwaarte-energie Ez
-> door wrijving ontstaat steeds warmte
-> hangt af van de massa en hoogte
> Wat is energie?:
-> als iets energie bezit, kan t arbeid verrichten
-> bij arbeid verrichten zet je energie om
-> arbeid en energie zijn dus aan elkaar gekoppeld => dus zelfde eenheid: W & E: 1 J = 1 N · m
> Energie opwekken:
-> energiesoorten: elektrische energie Eel, stralingsenergie Estr, warmte Q
-> kinetische energie Ek, zwaarte-energie Ez en veerenergie Ev => samen mechanische energie
-> chemische energie Ech is dat niet, maar kan erin worden omgezet
-> Windenergie en zonne-energie zijn geen energiesoorten, maar ze staan voor een manier van
Energieopwekken: je zet dan moeilijk bruikbare energie om in makkelijk bruikbare energie
-> altijd geldt de energiebalans: er ontstaat geen extra energie
, Par 2:
> Mechanische energiesoorten:
-> trampoline springen -> omzetten van mechanische energiesoorten:
Hoogste punt: veel Ez,, geen Ek, want je snelheid is in hoogste punt gelijk aan 0, geen Ev (=0)
Dalen: Ez neemt af (v) ,, er ontstaat Ek (^)
Doek remt af: Ek neemt af (v),, ontstaat Ev (^)
Laagste punt: alle energie is omgezet in Ev, want je kunt niet meer lager (Ez=0) en snelheid =
0 (Ek)
Ook ontstaat er voortdurend warmte Q (^)
=> de ene energiesoort neemt af als de ander toeneemt => de totale energie blijft steeds gelijk
> zwaarte-energie:
-> een vw dat zich op een bepaalde hoogte bevind en kan dalen heeft E z.
-> de hvlheid Ez is gelijk aan de arbeid die nodig is om dat vw tot op die hoogte te tillen
=> Ez = m · g · h (eenheid: J = kg · m/s2 · m)
> kinetische energie:
-> een vw dat snelheid heeft, heeft Ek
-> de hvlheid energie is gelijk aan de arbeid die nodig is om t vw deze snelheid vanuit stilstand te
geven
=> Ek = 1 · m · v2 (eenheid: J = kg · m/s )
2
> andere energiesoorten:
-> een energie kun je soms rechtstreeks met een formule berekenen, maar vaak ook doordat je
weet uit welke of in welke andere energie die is omgezet
Par 3:
> De vrije val:
-> zolang de snelheid laag is, is de luchtweerstand te verwaarlozen. Omdat er
geen
warmte door een tegenwerkende kracht ontstaat, wordt alle E z in t bovenste
punt
omgezet in Ek beneden
=> Ez,boven = Ek,beneden
=> m · g · hboven = 1 · m · vbeneden2 => g · hboven = 1 · vbeneden2
2 2
-> een vrije val is een val zonder luchtweerstand, er ontstaat daarbij geen warmte
-> Wtot > 0 ,, ∆Ek > 0 ,, Ek,na > Ek,voor ,, snelheid neemt toe
> Een worp omhoog:
- > Ek,boven = Ez,beneden
- > De wet van behoud van energie luidt:
=> Etot,in = Etot,uit (de totale energie in t begin en aan t einde in joule (J))
- > Wtot < 0 ,, ∆Ek < 0 ,, Ek,na < Ek,voor ,, snelheid neemt af
> Een val met luchtweerstand:
-> bij bewegingen met wrijving wordt een deel van de energie omgezet in warmte,
die
overeenkomt met de arbeid die de tegenwerkende kracht verricht
=> Ez,boven = Ek,grond + Q
