Herhaling H4 + H5 - les 4

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Herhaling

Lesplanning

1. Voorbeeldopgave zonnepaneel
2. Opgave  37, 38 en 40 van de oefentoets maken
3. Bespreken 37, 38 en 40
4. Oefentoets boek H4 'Afremmen'
5. Vragenrondje

Eventueel de groep in tweeën splitsen en voor beide groepen een vragenrondje

Toetsstof

• H4 (§4.1 t/m §4.3) & H5 (§5.1 t/m §5.3)
• Kennen en kunnen  + oefentoets in classroom
• Formulekaart bij de toets 
  
• Vragen lijken op opgaven boek / oefentoets (classroom)

Energie en vermogen

E(J)=P(W)⋅t(s)

E(kWh)=P(kW)⋅t(h)

1 kWh = 3 600 000 J

Rendement berekenen

η=​E​totaal​​​​E​nuttig​​​​⋅100

η=​P​totaal​​​​P​nuttig​​​​⋅100

%

%

Op het dak ligt 12 m² zonnepanelen. Het gemiddelde vermogen van de zonnestraling is 900 W/m². 

Hoeveel stralingsenergie wordt er in een jaar tijd omgezet door de zonnepanelen?

• Totaal vermogen panelen
    900 * 12 = 10800 W
  
  
• E (kWh) = P(kW) * t (h)
• E = 10,8 * 365 * 24
• E = 94608
• E = 9,5*10⁴ kWh

Maar niet alle stralingsenergie wordt omgezet in elektrische energie.

De zonnepanelen op het dak zetten in een jaar 9,5*10⁴ kWh stralingsenergie om in elektrische energie en warmte. De zonnepanelen hebben een rendement van 18%.
Hoeveel elektrische energie leveren deze zonnepanelen per jaar?

1. 9,5*10⁴ * 0,18 = 1,7*10⁴ kWh
2. 9,5*10⁴ * 0,18 = 1,7*10⁴ J
3. 9,5*10⁴ * 0,72 = 6,8*10⁴ kWh
4. 9,5*10⁴ * 0,72 = 6,8*10⁴ J

De zonnepanelen op het dak zetten in een jaar 9,5*10⁴ kWh stralingsenergie om in elektrische energie en warmte. De zonnepanelen hebben een rendement van 18%.
Hoeveel elektrische energie leveren deze zonnepanelen per jaar?

•   E_totaal = 9,5*10⁴ kWh

η=​E​tot​​​​E​nuttig​​​​⋅100

18=​95000​​E​nuttig​​​​⋅100

0,18=​95000​​E​nuttig​​​​

De zonnepanelen op het dak zetten in een jaar 9,5*10⁴ kWh stralingsenergie om in elektrische energie en warmte. De zonnepanelen hebben een rendement van 18%.

Hoeveel elektrische energie leveren deze zonnepanelen per jaar?

• E_nuttig = 0,18 * 95000
  
• E_nuttig = 68400 kWh
• E_nuttig = 6,8*10⁴ kWh

0,18=​95000​​E​nuttig​​​​

Oefentoets (oefenopgaven) H4 en H5

• Classroom - schoolwerk 
• Pagina 4 en 5
• Opgave 37, 38 en 40

Vraag 37a

Een zonnepaneel heeft een nuttig piekvermogen van
140 W/m². Het rendement is 15%. 

Bereken het maximale vermogen dat per m² op het zonnepaneel valt. 

Uitwerking

• nuttig vermogen = 140 W
• rendement = 15%

Opgave 37 a

nuttig vermogen = 140 W

rendement = 15%

η=​P​totaal​​​​P​nuttig​​​​⋅100

15=​P​totaal​​​​140​​⋅100

0,15=​P​totaal​​​​140​​

Opgave 37 a

nuttig vermogen = 140 W

rendement = 15%

• P_totaal = 140 / 0,15
                    = 933 W
  

0,15=​P​totaal​​​​140​​

Opgave 37b 

Piekvermogen van 140 W / m² 

Het zonnepaneel geeft in de volle zon een vermogen van 350 W af. Bereken het oppervlakte.

Oplossing

• 350 / 140 = 2,5 m² 

Opgave 38b

Een gezin plaatst een zonnecollector met een oppervlakte van 2,0 m². De gemiddelde instraling van zonnewarmte op de collector is over een heel jaar gerekend 90 W/m².

Bereken hoeveel energie (in kWh) er per jaar wordt omgezet.

Oplossing

• P = 180 W = 0,180 kW
• E = P * t
•    = 0,180 * 365 * 24
•    = 1577 kWh 

Opgave 38b

Het rendement van de zonnecollector is 8%. Stel dat je per jaar 3500 kWh gebruikt.

Bereken hoeveel procent hiervan de zonnecollector kan leveren.

Oplossing

• De zonnecollector zet per jaar 1577 kWh om.
• 1577 * 0,08 =126,2 kWh
  De zonnecollector levert 126,2 kWh elektrische energie
• 126,2 is 3,6% van 3500 kWh

Opgave 40a

Een gezin plaatst zonnepanelen (rendement 15%) met een oppervlakte van 25 m². De gemiddelde instraling van zonne-energie op de collector is over een heel jaar gerekend 90 W/m².

Bereken het gemiddelde opgevangen vermogen van de panelen.

Oplossing

• 25 * 90 = 2250 W
• Het gemiddelde opgenomen vermogen is 2,2 kW

Opgave 40b

Een gezin plaatst zonnepanelen (rendement 15%) met een oppervlakte van 25 m². De gemiddelde instraling van zonne-energie op de collector is over een heel jaar gerekend 90 W/m².

Bereken de geproduceerde energie per jaar in kWh.

• Opgevangen vermogen =  2,2 kW
  
  
• Opgevangen energie
     E = P * t  = 2,2* 365 * 24
                       = 19272 kWh
  
  
• Geproduceerde energie
  19272 * 0,15 = 2891 kWh
  
  
• De zonnepanelen produceren
   2,9 * 10³ kWh per jaar

Arbeid

De hoeveelheid energie die  een voorwerp krijgt door het met een kracht over een afstand te verplaatsen. 

Als je een object vasthoudt maar je beweegt niet. 

Dan verricht je geen arbeid!

Arbeid

                                         W       Arbeid         J of Nm

                                         F         Kracht        N

                                         s         afstand      m

W=F⋅s

Negatieve arbeid

W=F⋅s

W​F​sp​​​​=200⋅0,8=160Nm

W​F​z​​​​=−200⋅0,8=−160Nm

s​reactie​​=v​begin​​⋅t

s​rem​​=​2​​1​​⋅v​begin​​⋅t​rem​​

Aan de slag

Oefentoets 'Afremmen' vraag 10, 11, 14 en 15

digitaal vraag 5, 6, 9 en 10

Bespreken via klaspapier

Bij een botsproef heeft een testpop een bewegingsenergie van 5700 J. De gordel vangt 75% van de bewegingsenergie op en rekt bij de botsing 10 cm uit.
Hoe groot is de arbeid die de kracht van de gordel levert?

1. 427,5 J
2. 570 J
3. 4275 J
4. 7600 J

De airbag vangt de overige energie (1425 J) op. De sensoren in de airbag registreren een gemiddelde kracht van 4570 N. Bereken hoe ver de testpop de airbag indrukt.

Hoe ging de opgave 'afremmen'? Welke vragen wil je bespreken?