11.4 Waterkracht

• Natuurkunde
• Natuurkunde / Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo k, g, t
• Leerjaar 4

H11 Energie

11.1 Fossiele brandstoffen        

11.2 Zonne-energie                   

11.3 Windenergie

11.4 Waterkracht

11.5 Energie besparen 

• Herhaling H11.3 Windenergie
  
• Uitleg H11.4 Waterkracht
  
• Zelfstandig werken (25 min)
  
• Afsluiting (5 min) 

11.4 Waterkracht

Leerdoelen

11.4.1 Je kunt uitleggen hoe een waterkrachtcentrale zwaarte-energie omzet in elektrische energie.

11.4.2 Je kunt berekeningen uitvoeren met zwaarte-energie, massa en hoogte.

11.4.3 Je kunt in berekeningen het verband tussen zwaarte-energie en bewegingsenergie toepassen.

11.4.4 Je kunt uitleggen op welke vier punten je energiebronnen met elkaar kunt vergelijken.

11.4.5 Je kunt voor- en nadelen noemen van de energiebronnen die in Nederland worden gebruikt.

De generator

De generator werkt net als een dynamo, het is een grote dynamo.

Twee dingen in de generator zijn de spoel en een magneet.

De generator

De kunst is om de magneet in de spoel te laten draaien.

Als de magneet draait, dan wekt de spoel stroom op.

Draaien door : Wind (windmolen) stromend water (waterkracht centrale) of stoom (thermische centrale) 

hoe werkt een stuwmeer?

Zwaarte energie

Elektrische energie

Zwaarte-energie

Zwaarte-energie= massa x g x hoogte

E_z = m x g x h 

Energie die een voorwerp krijgt door zijn hoogte

Zwaarte energie

$$Ez=m\cdot g\cdot h$$

E_z = Zwaarte energie (J)
m = Massa (kg)
h = hoogte (m)
g = 10 m/s²

Zwaarte-energie

Per minuut valt er 2000 kg water op het waterrad.

Het hoogteverschil is 3,8 m.

Bereken hoeveel zwaarte energie er in 1 minuut wordt openomen.

Rekenen met zwaarte energie

m = 2000 kg water per minuut

h = 3,8 m

g = 10 m/s2

in 1 minuut wordt 

E = mgh = 2000*10*3,8 = 76 kJ aan zwaarte-energie opgenomen.

 

Rekenen met zwaarte energie

Voorbeeld

Remco staat op een berg van 200 meter hoog . Hij laat een steen van de berg afrollen. De massa van de steen is 2,0 kg. 

De valversnelling is op aarde altijd 9,81 m/s^2. 

Bereken de zwaarte energie van deze steen

Jan piet staat op een berg van 200 meter hoog . Hij laat een steen van de berg afrollen. De massa van de steen is 2,0 kg.

De valversnelling is op aarde altijd 9,81 m/s^2.

Bereken de zwaarte energie van deze steen

h = 200 m

m = 2,0 kg

g = 9,81 m/s^2

Ez = m x g x h

Ez = 2 x 9,81 x 200 

Ez = 3924 J

Zwaarte-energie/ hoogte-energie

1. Als iets zich op hoogte bevind, heeft het zwaarte-energie
   
2. Wanneer het object valt, wordt de zwaarte-energie omgezet in bewegingsenergie
   
3. Wanneer het object de grond raakt, is de zwaarte-energie 0 J

Wet van behoud van energie

Jan piet staat op een berg. Hij laat een steen van de berg afrollen. De zwaarte energie van deze steen is 3924 J. 
Deze energie wordt omgezet in bewegingsenergie. 
Dus: 
Ez = Ek

m x g x h = 0,5 x m x v^2

Wet behoudt van energie

Als iets valt, dan veranderd de zwaarte-energie  in bewegingsenergie. 

Tijdens de val wordt de hoogte steeds kleiner, dus de zwaarte-energie wordt ook lager. De snelheid van het voorwerp wordt steeds groter en daarmee de bewegingsenergie ook

Wet behoudt van ernergie: Energie gaat nooit verloren

E_z= E_k

    m x g x h = 0.5 x m x v²

Een skater staat op een helling van 5 meter boven de grond. De massa van de skater is 50 kg. 
Bereken de eindsnelheid van de skater. 

De valversnelling is 9,81 m/s^2 -> 10!

Een skater staat op een helling van 5 meter boven de grond. De massa van de skater is 50 kg.

Bereken de eindsnelheid van de skater.

De valversnelling is 9,81 m/s^2

h= 5 m

m = 50 kg

g = 9,81 m/s^2 (10) 

Ez = mgh

Ek = 0,5mv^2

Ez = Ek

h= 5 m

m = 50 kg

g = 9,81 m/s^2 (10)

Ez = Ek

50 x 10 x 5 = 0,5 x 50 x v^2

2500 = 25v^2

1v^2 = 1000  

v = √1000

v = 31,62 m/s

Zwaarte-energie en bewegingsenergie

• E_z op het hoogste punt = E_k op het laagste punt.
• Als je een bal omhoog schopt dan... 
• Op het hoogste punt dan...
• Als de bal omlaag valt dan... *
• Als de bal helemaal beneden is dan...

E_z wordt hoger, E_k wordt lager 

E_z = groot, E_k = 0

E_z neemt toe en E_k neemt af

E_z = 0 E_k = groot

Energiebronnen vergelijken

• Hoeveel kost de energie die je uit de energiebron haalt?

• Kan de energiebron op den duur uitgeput raken?

• Is de energiebron altijd of alleen af en toe beschikbaar?

• Wat zijn de gevolgen voor het milieu?

Lees:

11.4 Waterkracht 

Met Ez = m x g x h bereken je.....

1. de zwaartekracht
2. de zwaarte energie
3. de hoogte
4. de massa

Vul het ontbrekende woord in:
In een dynamo wordt .......... energie omgezet in elektrische energie!

1. chemische
2. bewegings
3. elektrische

Fossiele energie is chemische energie, maar wat is geen fossiele energie in dit rijtje?

1. Aardgas
2. Biogas
3. Aardolie
4. Steenkool

Maak:

11.4 Waterkracht 

Aan de slag!

Maak paragraaf 4: Waterkracht

Opdracht 7 en 8 ( * opdrachten niet)

Blz. 174