par 8.3 - Wet van behoud van energie
Wet van behoud van energie
Lesduur is: 60 minOnderdelen in deze les
Wet van behoud van energie
Deze slide heeft geen instructies
Lesdoel
Ik kan berekeningen maken en redeneren met de wet van behoud van energie, met bewegingsenergie (Ek), zwaarte-energie (Ez) en warmte Q.
De gebruiker gaf drie leerdoelen. Volgens de instructie kies ik één centraal leerdoel dat de andere twee draagt; hier is dat 8.3.3, omdat toepassen van Ez en Q nodig is om met energiebehoud te rekenen en redeneren.
Energie verdwijnt niet
In deze paragraaf kijk je alleen naar drie energievormen:
bewegingsenergie Ek
zwaarte-energie Ez
warmteQ
De hoofdgedachte is: energie kan omgezet worden, maar de totale hoeveelheid blijft gelijk.
Open bij de bekende intuïtie dat iets 'energie verliest'. Maak duidelijk dat die energie vaak is omgezet in warmte.
Zwaarte-energie en hoogte
Een voorwerp heeft zwaarte-energie door zijn hoogte boven de grond. Hoe hoger het voorwerp zich bevindt, hoe groter Ez.
De formule is:
Ez = mgh
Benadruk dat zwaarte-energie afhangt van gekozen nulpunt, maar veranderingen in Ez zijn fysisch relevant.
Van hoogte naar snelheid
Bij een vallend voorwerp zie je de omzetting direct:
Ez neemt af → Ek neemt toe
De oorzaak van de omzetting is de zwaartekracht die arbeid verricht.
Dit is de ideale situatie zonder energieverlies aan warmte. Dat vormt de brug naar wrijving in het volgende deel.
Wat gebeurt er zonder wrijving met de afname van zwaarte-energie?
Wordt warmte
Blijft gelijk
Wordt arbeid
Wordt bewegingsenergie
Sluit aan op slides 3-6: bij vallen zonder wrijving geldt Ez daalt en Ek stijgt. 'Warmte' is de veelgemaakte fout als leerlingen wrijving erbij denken.
Wrijving maakt warmte
Een wrijvingskracht werkt beweging tegen, de wrijving levert negatieve arbeid.
de kinetische energie neemt af
ontstaat warmte Q
Energie is dus niet weg; ze is omgezet in warmte.
De formule is dan: Q = Fs
Maak onderscheid tussen 'energieverlies' in dagelijks taalgebruik en natuurkundig correcte omzetting naar Q.
Zonder en met wrijving
Vergelijk twee situaties:
zonder wrijving: Ez wordt helemaal omgezet in Ek
met wrijving: een deel van Ez wordt omgezet in Q
Daardoor blijft er minder bewegingsenergie over.
Een concrete context zoals slee, glijbaan of remmende fiets helpt. Geen extra formules nodig behalve het onderscheid tussen ideale en reële situatie.
Kogelstoten
Na het wegstoten vliegt een kogel in een paraboolbaan door de lucht. De luchtweerstand is te verwaarlozen. Wanneer is de som van Ek en Ez het grootst?
Direct na het loslaten van de kogel
In het hoogste punt van de baan
Vlak voordat de kogel op de grond ploft
De som is tijdens de beweging steeds gelijk
Deze slide heeft geen instructies
Energiebehoud in een stappenplan
Energiebehoud gaat over gebeurtenissen. Je vergelijkt de totale energie voor en na die gebeurtenis. De totale energie voor en na is gelijk.
Stappenplan:
Maak een schets van voor en na de gebeurtenis
Noteer alle gegevens in de schets.
Er geldt altijd: Ez + Ek = Ez + Ek + Q
Streep wat wat nul is en reken het antwoord uit.
Laat leerlingen eerst de situatie inventariseren: begin, eind, en of er wrijving is. Dat voorkomt blind invullen.
Bereken de snelheid onderaan de helling
Slide tekst
Deze slide heeft geen instructies
Trampoline
Een trampolinespringer springt omhoog en komt met een bepaalde snelheid los van de trampoline. De luchtweerstand is te verwaarlozen.
De hoogte die de springer bereikt:
Hangt alleen af van de snelheid bij loskomen
Hangt alleen af van de massa van de springer
Hangt af van de massa van de springer en de snelheid bij loskomen
Er is onvoldoende informatie gegeven.
Deze slide heeft geen instructies
