Arbeid

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 5

Welkom!

Boeken etc op tafel

Boeken open

Arbeid

Arbeid en Energie

opgave 19

1

totale energie, de wet van behoud van energie stelt dat de totale energie van een systeem constant is.

2

Zwaarte energie, deze is nul op zijn laagste punt en maximaal op zijn hoogste punt. Rond de 3 en 6 seconden wordt de trampoline geraakt,

3

Veer energie van de elastieken: deze is nul op het hoogste punt en maximaal op het laagste punt.

4

Bewegingsenergie, deze is namelijk nul op het hoogste punt en het laagste punt.

5

veer energie van de trampoline, deze is bijna altijd nul en maximaal op het laagste punt.

Arbeid

Arbeid is het omzetten van energie. 

Dit gaat altijd door het uitoefenen van een kracht over een bepaalde afstand. 

In formule vorm:

W=F•s

(arbeid=kracht x verplaatsing)

Arbeid

Als de kracht en de richting van de verplaatsing dezelfde kant op zijn dan is de arbeid positief.

Arbeid

Als de kracht en de richting van de verplaatsing dezelfde kant op zijn dan is de arbeid positief. 

(Er komt energie bij)

Als de kracht en de richting van de verplaatsing tegengesteld zijn dan is de arbeid negatief. 

(Er gaat energie uit)

Arbeid

Als de kracht en de richting van de beweging haaks op elkaar staan dan is de arbeid 0 

Arbeid energie theorema

Een theorema is een een wiskundige stelling waarvan bewezen is dat deze waar is.

De verandering van de kinetische energie  wordt veroorzaakt door een netto arbeid

ΣW=ΔE​kin​​

Als een steen naar beneden valt dan is de arbeid van de zwaartekracht:

1. positief
2. negatief
3. 0

Als een steen naar beneden valt dan is de arbeid van de wrijvingskracht:

1. positief
2. negatief
3. 0

Als een steen naar omhoog beweegt dan is de arbeid van de zwaartekracht:

1. positief
2. negatief
3. 0

Als een steen naar omhoog beweegt dan is de arbeid van de wrijvingskracht:

1. positief
2. negatief
3. 0

Als Moos over een horizontale weg fietst is de arbeid van de zwaartekracht:

1. positief
2. negatief
3. 0

Als Moos over een horizontale weg fietst is de arbeid van de spierkracht:

1. positief
2. negatief
3. 0

Als Moos over een horizontale weg fietst is de arbeid van de wrijvingskracht:

1. positief
2. negatief
3. 0

Arbeid

Krachten die gebruikt worden voor de voortstuwing leveren positieve arbeid.

Krachten die gebruikt worden om af te remmen leveren negatieve arbeid.

De wrijvingskracht levert (als hij er is) altijd negatieve arbeid. Want de wrijvingskracht is altijd tegen de beweging in. 

Rekenen aan arbeid

De formule voor arbeid was:

W=F•s

Voorbeeld

Een steen (50 g) valt van 40 m hoogte naar beneden. De gemiddelde wrijvingskracht is 0,25 N.

Bereken de arbeid van de zwaartekracht.

Bereken de arbeid van de wrijvingskracht.

Voorbeeld

Fw=0,25 N

h=s=40 m

F en 's' hebben dezelfde richting dus +19,6J.

 F en s hebben een tegengestelde richting dus -10J

F​z​​=m⋅g=0,05⋅9,81=0,4905N

W​Fz​​=F​z​​⋅s=0,4905⋅40=19,6j

W​Fw​​=F​w​​⋅s=0,25⋅40=10J

Voorbeeld 2

Een steen (50 g) wordt vanaf een hoogte van 10 m tot een hoogte van 15 m omhoog gegooid en valt daarna terug naar 0 m hoogte.

Bereken de arbeid van de zwaartekracht.

Voorbeeld 2

m=50 g => Fz=0,49 N

--> Δh=10 m... <--

Het gaat om Fz, dan is de verplaatsing belangrijk!

=> + 4,9 J 

(Verplaatsing is in de richting van de kracht dus +)

W​Fz​​=F​z​​⋅s=0,49⋅10=4,9J

Oefenen

Bereken de arbeid die de wrijvingskracht (80 N) verricht op een fietser die 30 min lang met 18 km/h fietst. 

uitwerking

F=80 N

s=v•t= 0,5 h x 18 km/h = 9 km  

W Fw=F•s=80x9000=720 kJ

wrijvingskracht; dus F en s tegengesteld 

-> -720 kJ

Oefenen 2

Piet heeft een marsreep gegeten (520 kJ) en gaat daarna fietsen met een snelheid van 24 km/h. Tijdens het fietsen oefent hij een spierkracht uit van 40 N.

Hoelang moet hij fietsen om de energie uit de reep te hebben opgebruikt?

Oefenen 2

E=W=520 kJ

v=24 km/h=6,67 m/s

F=40 N

W=F•s => s=W/F=520 000/40=13 000 m

t=s/v=13 000/6,67 = 1,95 ks (0,54 h)

Samenvatting

Arbeid is het omzetten van energie

De grootte bereken je met behulp van W=F•s

Als de kracht en de verplaatsing dezelfde kant op zijn is de arbeid positief. Zijn ze tegengesteld dan is de arbeid negatief. Staan ze haaks op elkaar dan is er geen arbeid door die kracht.

Wat is nog niet (helemaal) duidelijk van de afgelopen les en wil je het graag nog een keer over hebben?