5 vwo hoofdstuk 9.4

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Hoofdstuk 9.4 Omzetten van Energie

Wat gaan we deze les doen?

Vragen over het huiswerk beantwoorden

Bespreken 9.4

Werken aan huiswerk

Huiswerk af:

35 t/m 42

44, 46, 47, 50, 52, 53

Quiz hoofdstuk 9

Een auto heeft een accu met een capaciteit van 4,5 A*h. De spanning die de accu levert is 16 V. Bereken hoeveel energie is opgeslagen in deze accu. Geef je antwoord in MJ en let op significantie. Vermeld ook de eenheid!

Uitleg vraag capaciteit

Er geldt P = U * I en P = E/t

combineren van deze twee formules geeft dan dat E = P * t = U * I *t

Capaciteit is gegeven in A*h, dus eigenlijk is dit I* t, maar het uur moet wel nog omgezet worden naar seconden.

Dan krijgen we:

E = 4,5 * 3600 * 16 = 259200 J = 0,26 MJ

Een auto rijdt op benzine. De auto heeft een tank waarin 42 liter benzine past. Bereken de hoeveelheid energie die in deze auto is opgeslagen. Geef je antwoord in MJ en let op significantie.

Uitwerking energie benzine

42 liter komt overeen met 42 dm3 en dat is weer gelijk aan 42/1000 = 0,042 m3

33 * 10⁹ * 0,042 = 1,386 *10⁹ J = 1,4 MJ

Een auto met benzinemotor ondervindt een totale tegenwerkende kracht van 800 N, bij een constante snelheid van 120 km/h. Het rendement van de motor is 20 %.

Bereken hoeveel km deze auto kan rijden met 1 liter benzine. Vermeld ook de eenheid en let op significantie

Uitwerking brandstofverbruik

De verbrandingswarmte van 1,0 L benzine is 33 MJ. Daarvan wordt 20 % nuttig gebruikt, 0,20 * 33 = 6,6 MJ.

Invullen in W = F *s ,geeft dan 6,6 * 106 = 800 * s, en s= 8250 m = 8,3 km

Een hijskraan heeft 34 kJ aan energie nodig om een last omhoog te kunnen takelen. Het rendement van de motor in de hijskraan is 74 %. Het omhoog takelen duur 32 seconden. Bereken het vermogen van de motor van deze hijskraan.
Geef je antwoord in kW en let op significantie. Vermeld ook de eenheid.

Hijskraan

E_nuttig = 34*10³ J

E_in = E_nuttig/0,74 = 45946 J

P = E_in/t = 45946/32 = 1436 W = 1,4 kW

Een bal wordt vanaf een hoogte van 3,4 meter losgelaten. Bereken de snelheid in m/s waarmee de bal de grond raakt als luchtwrijving wordt verwaarloosd.

1. 33 m/s
2. 8,2 m/s
3. 5,8 m/s
4. 67 m/s

Uitwerking loslaten bal

E_voor = E_na

_{mgh = 1/2 mv}²

gh = 1/2 v²

9,81 * 3,4 = 1/2 * v²

v = 8,2 m/s

Een vliegtuig (massa 300 ton) heeft op kruishoogte (= 10 km) een kinetische energie van 9,375 GJ

Bereken de kruissnelheid van dit vliegtuig.
Geef je antwoord in m/s en denk aan significantie. Vermeld ook de eenheid.

Uitwerking kruissnelheid vliegtuig

Er geldt : E = 1/2 * m * v²

m = 300 ton = 300.000 kg

E = 9,375 * 10⁹ J

Invullen geeft dan v = 250 m/s

Een auto (massa = 1000 kg) rijdt met 80 km/h over een horizontale rechte weg. 100 meter voor de auto steekt plots een konijntje over. De automobilist remt direct. Bereken hoe groot de remkracht minimaal moet zijn, zodat hij het konijntje niet raakt. Geef je antwoord in kilonewton!

Uitwerkingen Konijntje

Er geldt hier de wet van arbeid en kinetische energie: W = ΔEkin invullen:

F*s = 1/2 * m* v² _na - 1/2 *m *v² _voor

V_na = 0, V_voor = 80km/h = 22,2 m/s

Invullen:

F * 100 = 0 - 1/2* 1000 * 22,22 hieruit volgt dat F = -2,5 kN

Huiswerk (af voor 16-2)

61, 64, 65, 70, 72, 74

75, 77, 78, 80