Paragraaf 3: Voedingsstoffen en bewegen beheersen

• newEditor
• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Voedingsstoffen en bewegen beheersen

Ana, Jasmijn, Thijs en Pieter

Leerdoelen

Je kunt na deze les de volgende onderwerpen uitleggen en berekeningen mee doen:

• Kracht, arbeid en vermogen

• Presteren op hoogte

• Rendement

• Voedingswaarde

Kracht is eigenlijk hoe hard je duwt of trekt aan iets. Bij sport komt kracht overal voor.

Bijvoorbeeld:

• een sprinter die zich afzet van de startblokken

• iemand die een gewicht optilt

• een voetballer die tegen de bal schopt

Kracht wordt gemeten in Newton (N).

Wat is kracht?

Wat is arbeid?

Arbeid ontstaat wanneer je kracht gebruikt en iets laat bewegen.

Dus:

• Alleen duwen zonder dat iets beweegt = geen arbeid

• Duwen en het object beweegt = wel arbeid

Formule voor arbeid

W = F × s

Dit betekent:

• W = arbeid (in Joule, J)

• F = kracht (in Newton, N)

• s = afstand die iets beweegt (in meter, m)
  

Simpel gezegd:
Hoe harder je duwt en hoe verder iets gaat, hoe meer arbeid je verricht.

Een sporter duwt een slee over 10 meter met een kracht van 50 Newton. Hoeveel arbeid verricht de sporter?

A

5 Joule

B

500 Joule

C

50 Joule

D

5000 Joule

Wat is vermogen?

• twee sporters doen hetzelfde werk -> verrichten dezelfde arbeid

• maar één sporter is sneller

De snelste heeft het grootste vermogen: degene die de arbeid in de kortste tijd verricht. 

Formule voor vermogen

P = W : t

Dit betekent:

• P = vermogen (in Watt, W)

• W = arbeid (in Joule, J)

• t = tijd (in seconden, s)

Simpel gezegd:
Vermogen = hoeveel arbeid je per seconde doet.

Twee wielrenners leveren 1000 Joule arbeid. Renner A doet dit in 10 seconden. Renner B doet dit in 5 seconden. Wat is het vermogen van renner A?

A

100 Watt

B

500 Watt

C

10 Watt

D

200 Watt

Twee wielrenners leveren 1000 Joule arbeid. Renner A doet dit in 10 seconden. Renner B doet dit in 5 seconden. Wat is het vermogen van renner B?

A

20 Watt

B

100 Watt

C

200 Watt

D

50 Watt

Samenvatting

Kracht
- Hoe hard je duwt of trekt (Newton)

Arbeid
- Kracht × afstand (Joule)

Vermogen
- Hoe snel je arbeid verricht (Watt)

Onthoud:

• Meer kracht –> meer arbeid

• Grotere afstand –> meer arbeid

• Minder tijd –> meer vermogen

Presteren op hoogte

• Wereldrecords schaatsen zelden verbeterd in Nederland

• Topsporters kiezen vaak voor hooggelegen banen

• Ook wielrenners proberen records op hoogte (bijv Mexico)

Lucht en duurprestaties

• Op hoogte is de lucht ijler (minder zuurstof)

• Normaal slechter voor duurprestaties

• Marathonrecords worden niet op hoogte verbeterd

Proefje: papier vs propje

Waarom toch betere prestaties?

• Minder luchtweerstand op hoogte

• Groot voordeel bij hoge snelheden

• Vooral belangrijk bij schaatsen en wielrennen

Waarom gaan schaatsers vaak naar hooggelegen banen?

A

Omdat het daar kouder is

B

Omdat er minder luchtweerstand is

C

Omdat er meer zuurstof is

D

Omdat het ijs daar zachter is

Waarom worden marathonrecords meestal niet op hoogte verbeterd?

A

Omdat het parcours slechter is

B

Omdat er meer luchtweerstand is

C

Omdat er minder zuurstof is

D

Omdat het te koud is

Waarom presteren wielrenners en schaatsers beter in ijlere lucht?

A

Omdat ze meer energie hebben

B

Omdat de lucht warmer is

C

Omdat ze minder hoeven te trainen

D

Omdat de luchtweerstand kleiner is

Voedingswaarde

Waarom is goede voeding voor sporters in het bijzonder heel belangrijk? 

• Energie levering

• Intensiteit sporters

Formule voor chemische energie

• Energie omzetting

• Berekening van chemische energie

• Energiebehoefte van sporters

Waarbij:

• Ech = de chemische energie in joule

• rₘ = de verbrandingswarmte in joule per mol

• m = de massa van de stof in gram

• M = de molaire massa in gram per mol
  

Chemische energie in voedsel

Hoeveel suikerblokjes zitten er in een blikje cola van 330 mL?

Zorgen koolhydraten of eiwitten voor het herstel van de spieren na het sporten? 

A

Koolhydraten

B

Eiwitten

Rendement van spieren

• Spieren gebruiken energie uit voeding

• Slechts 20–25% → arbeid

• 75–80% → warmte

Is het rendement van spieren hoog of laag?

A

Hoog

B

Laag

Proefje: rendement

• Wrijf 30 seconden in je handen

• Voel wat er gebeurt

Resultaat:
Je handen worden warm

Conclusie:
Energie → warmte

Energie in spieren

• Energie uit voeding → spieren

• Deel → beweging (arbeid)

• Groot deel → warmte

•   Daarom krijg je het warm bij sporten

Formule voor rendement

η = W : E_in

Betekenis:

• η = rendement

• W = arbeid (J)

•  E_in = energie uit voeding (J)

Samenvatting

• Rendement = hoe efficiënt energie wordt gebruikt

• Spieren: 20–25% arbeid

• 75–80% warmte

Daarom worden we warm bij inspanning

Zijn er nog vragen?