Hoeveel energie kost een ritje in de achtbaan?

Ondertitel

Energiebehoud

1 / 31

Slide 1: Slide

NatuurkundeMiddelbare schoolhavo, vwoLeerjaar 4,5

Lesson by 4TU.Schools

This lesson contains 31 slides, with interactive quizzes, text slides and 10 videos.

Lesson duration is: 50 min

Introduction

In deze les passen leerlingen de wet van behoud van energie, kinetische energie en zwaarte-energie toe op een achtbaan om uit te rekenen hoeveel energie een achtbaanrit kost en de snelheid van een achtbaantrein op een bepaald punt uitrekenen.

Instructions

Voorkennis van leerlingen

De leerlingen moeten de wet van behoud van energie kennen.

Voorbereiding voor de docent

Lees door de slides en bekijk de video's.

Leerdoelen

Na deze les:

...kun je uitrekenen hoe veel energie een achtbaanrit kost (en hoe vaak je je telefoon daarmee op kan laden);

...kun je uitrekenen wat de snelheid is van een achtbaantrein als je weet op welke hoogte hij is.

Aansluiting bij het curriculum

Natuurkunde: C2, energie en wisselwerking

De les kan worden ingezet als een herhalingsles, als zelfstandige introductie van zwaarte-energie of klassikale les om deze begrippen te introduceren.

Feedback gevraagd!

We horen graag wat je van deze les vond. Geef je feedback via www.ut.onl/docent4tu. Hartelijk dank!

Items in this lesson

Ondertitel

Hoeveel energie kost een ritje in de achtbaan?

Energiebehoud

Slide 1 - Slide

This item has no instructions

Les 1. Wat is creativiteit?

Informatie voor de docent

Vooraf

Verdeel de leerlingen in groepjes van 2 leerlingen.

Benodigdheden

Lesfasen

Bij elk onderdeel staan

de lesfasen weergegeven.

Iconen

Zet het vinkje 'toon bij leerling' aan

Toon notities bij elke dia

Navigeren door de les

download het werkblad

Vergroot een afbeelding

Klik hier

Hotspot met meer informatie

laptop voor elke leerling

rekenmachine + BINAS voor elke leerling

Slide 2 - Slide

This item has no instructions

Les 1. Wat is creativiteit?

Leerdoelen

Na deze les...

kun je uitrekenen hoe veel energie een achtbaanrit kost (en hoe vaak je je telefoon daarmee op kan laden).
kun je uitrekenen wat de snelheid is van een achtbaantrein als je weet op welke hoogte hij is.

Slide 3 - Slide

Aan de hand van video's gaan we vandaag uitrekenen hoeveel energie een achtbaanrit kost en hoe vaak je daarmee je telefoon kun opladen! (Dit zal in de video's kort genoemd worden dus letten de leerlingen op?). Daarnaast gaan we formules gebruiken om uit te rekenen wat de snelheid is van een achtbaantrein als je weet op welke hoogte hij is.

Slide 4 - Video

This item has no instructions

Vraag

De trein rijdt met 2,0 m/s het station uit Hoeveel km/h is dat?

0,56 km/h

7,2 km/h

7200 km/h

0,0056 km/h

Slide 5 - Quiz

Dit zou triviaal moeten zijn, maar mochten veel leerlingen dit fout doen is het goed om hier nog aandacht aan te besteden!

van m naar km is een vermenigvuldiging van 1000
Van seconden naar uur is een vermenigvuldiging van 3600
Echter staat er een deelstreep in deze eenheid dus wordt dit door elkaar gedeeld en moet er vermenigvuldigd worden met 3,6

Slide 6 - Video

This item has no instructions

Vraag

In de trein van de Konda zit geen motor. Hoe kan het dat de trein toch de gehele rit kan afleggen?

Slide 7 - Open question

Het antwoord wordt gegeven in de video hierna! Geef bij deze slide de leerlingen de ruimte om herover in discussie te gaan. Waarom denken ze een bepaald antwoord?

Slide 8 - Video

This item has no instructions

Les 1. Wat is creativiteit?

Energie

Hoe noemen wij die potentiële energie/hoogte-energie?

En hoe berekenen we deze energie?

Welke formule hoort daarbij?

Waar in de Binas staat de formule?

Antwoord

Zwaarte energie

Slide 9 - Slide

De formule is te vinden in BINAS Tabel 35A4; zwaarte-energie

Hebben de leerlingen deze formule zelf kunnen vinden?

Slide 10 - Video

This item has no instructions

Les 1. Wat is creativiteit?

Opdracht

Eerst zelf doen!

6 karretjes, 1900 kg per stuk. Begint op 2 m, gaat naar 50m.

Hoeveel energie is er nodig om de trein omhoog te brengen?

Antwoord in juiste aantal significante cijfers

Slide 11 - Slide

Alle energie stop je er in het begin in, bij het optakelen!

Laat de leerlingen zelfstandig werken aan deze opdracht, het antwoord volgt in de video.

Slide 12 - Video

This item has no instructions

Les 1. Wat is creativiteit?

Uitwerking

E^{​ z ​ ​} = m g h

Hoeveel energie is er nodig om de trein omhoog te brengen?

E^{​ z ​ ​} = 5, 4 \cdot 1 0^{​ 6 ​ ​} J = 5, 4 M J

E^{​ z ​ ​} = 6 \cdot 1900 \cdot 9, 81 \cdot 48

Slide 13 - Slide

Korte herhaling van de uitwerking in de video!

De formule is te vinden in BINAS Tabel 35 A4 en alle benodigde informatie was gegeven.

En hoe vaak kun je jou telefoon opladen met een ritje in de achtbaan? Dilemma: liever je telefoon opladen (120x) of één keer een ritje in de achtbaan?

Slide 14 - Video

This item has no instructions

Les 1. Wat is creativiteit?

Opdracht

We hebben al berekend dat voor een trein met 6 karretjes (m=1900kg/per karretje) de zwaarte-energie in situatie 0 gelijk is aan 5,4 MJ. Bereken hiermee de snelheid die de trein beneden bereikt (Situatie 1).

Slide 15 - Slide

Laat de leerlingen hier zelfstandig (in tweetallen) aan werken. De uitwerking volgt in de volgende slide

Les 1. Wat is creativiteit?

Uitwerking

E^{​ t o t, 0 ​ ​} = E^{​ t o t, 1 ​ ​}

E^{​ k, 0 ​ ​} + E^{​ z, 0 ​ ​} = E^{​ k, 1 ​ ​} + E^{​ z, 1 ​ ​}

E^{​ z, 0 ​ ​} = E^{​ k, 1 ​ ​}

5, 4 \cdot 1 0^{​ 6 ​ ​} = \frac{​ 1 ​ ​}{​ 2 ​} \cdot m v^{​ 1 ​ 2 ​ ​}

v^{​ 1 ​ 2 ​ ​} = \frac{​ 2 \cdot 5 , 4 \cdot 1 0 ^{​ 6 ​ ​} ​ ​}{​ 6 \cdot 1 9 0 0 ​}

v^{​ 1 ​ ​} = \sqrt ​ \frac{​ 2 \cdot 5 , 4 \cdot 1 0 ^{​ 6 ​ ​} ​ ​}{​ 6 \cdot 1 9 0 0 ​} ​ ​ ​ = 30, 8 \frac{​ m ​ ​}{​ s ​}

E^{​ k, 0 ​ ​} = 0, E^{​ z, 1 ​ ​} = 0

Slide 16 - Slide

De wet van behoud van energie is de eerste stap --> BINAS Tabel 35 A4
Vervolgens vullen we de gegevens in vanuit eerdere opgedane kennis in de video's en opdrachten.

Les 1. Wat is creativiteit?

Opdracht

Herleidt nu een formule voor v1 en laat zien dat die onafhankelijk is van de massa van de trein

V^{​ 1 ​ ​}

Slide 17 - Slide

De formule wordt in de volgende slide (video) herleidt, geef de leerlingen nu tijd om hier zelfstandig mee aan de slag te gaan of pak het klassikaal op.

Een soort gelijke vraag volgt na de video, door deze klassikaal op te pakken kun je de leerlingen een structuur aanbieden die ze vervolgens zelf kunnen toepassen.

Slide 18 - Video

This item has no instructions

Les 1. Wat is creativiteit?

Opdracht

Herleidt nu een formule voor de snelheid (v) in situatie 2 waarin het treintje een hoogte H2 bereikt die lager is dan H0.

Stel hiervoor de totale energie in situatie 2 gelijk aan de totale situatie 0

Slide 19 - Slide

Antwoord volgt in de volgende slide (video)

Slide 20 - Video

This item has no instructions

Slide 21 - Video

This item has no instructions

Vraag

Leg uit dat de totale energie van de trein aan het eind van de rit lager is dan in situatie 0 zoals we net berekend hebben.

Slide 22 - Open question

Kijk met welke antwoorden leerlingen komen en vraag om redenatie. Komen jullie er als klas uit?
Let op! In de vorige slide (video) werden al diverse hints gegeven. Hebben de leerlingen opgelet?

Wat is er met de energie gebeurd?

Slide 23 - Mind map

This item has no instructions

Vraag

Wat betekent dit voor de snelheid waarmee de trein weer binnen komt rijden?

Slide 24 - Open question

This item has no instructions

Slide 25 - Video

This item has no instructions

Les 1. Wat is creativiteit?

Noem minimaal 1 ding dat je in deze les hebt geleerd!

Slide 26 - Slide

Kijk naar de antwoorden en koppel deze ook aan de leerdoelen van deze les. Zijn deze bereikt?

Na deze les...

kun je uitrekenen hoe veel energie een achtbaanrit kost (en hoe vaak je je telefoon daarmee op kan laden);

kun je uitrekenen wat de snelheid is van een achtbaantrein als je weet op welke hoogte hij is.

Les 1. Wat is creativiteit?

Geïnspireerd

Wellicht vond je dit een interessante les.

Klik dan eens op onderstaande vervolgopleidingen

Technische Natuurkunde (WO of HBO)

Technische natuurkunde (WO):

https://www.studiekeuze123.nl/studies/56962-technische-natuurkunde-wo-bachelor

Technische natuurkunde (HBO):

https://www.studiekeuze123.nl/studies/34268-technische-natuurkunde-hbo-bachelor

Werktuigbouwkunde (WO of HBO)

Werktuigbouwkunde (WO):

https://www.studiekeuze123.nl/studies/56966-werktuigbouwkunde-wo-bachelor

Werktuigbouwkunde (HBO):

https://www.studiekeuze123.nl/studies/34280-werktuigbouwkunde-hbo-bachelor

Civiele Techniek (WO of HBO)

Civiele Techniek (WO):

https://www.studiekeuze123.nl/studies/56952-civiele-techniek-wo-bachelor

Civiele Techniek (HBO):

https://www.studiekeuze123.nl/studies/34279-civiele-techniek-hbo-bachelor

Slide 27 - Slide

Toelichting

Deze dia is bedoeld om leerlingen te helpen zich te oriënteren op vervolgopleidingen, hoewel dat vaak nog een ver-van-mijn-bed-show is. Onbekend maakt onbemind en op deze manier maken ze kennis met wellicht onbekende studierichtingen.

Les 1. Wat is creativiteit?

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!

Feedback gevraagd

ut.onl/leerling4tu

Vragenlijst voor leerlingen

Slide 28 - Slide

This item has no instructions

Les 1. Wat is creativiteit?

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!

Feedback gevraagd

Vragenlijst voor docenten

ut.onl/docent4tu

Slide 29 - Slide

This item has no instructions

Les 1. Wat is creativiteit?

Check www.4tuschools.nl voor meer inspirerende lessen!

Slide 30 - Slide

This item has no instructions

Les 1. Wat is creativiteit?

Deze les is gebaseerd op materiaal van Theme Park Science. Wil je het gehele YouTube kanaal bekijken?

De hele video zien waar de les op gebaseerd is?

Bronnen

Klik_hier!

Slide 31 - Slide

This item has no instructions

Hoeveel energie kost een ritje in de achtbaan?

Introduction

Instructions

Items in this lesson

Slide 1 - Slide

Slide 2 - Slide

Slide 3 - Slide

Slide 4 - Video

Slide 5 - Quiz

Slide 6 - Video

Slide 7 - Open question

Slide 8 - Video

Slide 9 - Slide

Slide 10 - Video

Slide 11 - Slide

Slide 12 - Video

Slide 13 - Slide

Slide 14 - Video

Slide 15 - Slide

Slide 16 - Slide

Slide 17 - Slide

Slide 18 - Video

Slide 19 - Slide

Slide 20 - Video

Slide 21 - Video

Slide 22 - Open question

Slide 23 - Mind map

Slide 24 - Open question

Slide 25 - Video

Slide 26 - Slide

Slide 27 - Slide

Slide 28 - Slide

Slide 29 - Slide

Slide 30 - Slide

Slide 31 - Slide

More lessons like this

Hoe bereken je het lanceren en afremmen van een achtbaan?

Leeft Pocahontas nog wel lang en gelukkig?

Varen op de zon, wat levert dat op?

Swipe Verslaafd: Wat is het geheim achter TikTok?

De ultieme tech-gids: Hoe inspireert de natuur ons tot slimmere uitvindingen?

Creatief opwarmen: Imaginary Combination

Creatief opwarmen: 30 Circles Challenge

Creatief opwarmen: 30 Circles Challenge