Arbeid en Energie


Home 4BSW1 4BSW2 4MTLAT/4LAT 4MWW1 4MWW2 4NWE2 5BWE 5EWI/5LWI/5WWI1 5WWI2 About

1. Arbeid: Voorbeelden (Th2 H1.2 LB↗45)

(voor jullie om te doordenken)

1.1. strandbal

T2_strandbal.png [2]

1.2. doos op tafel

massa: 1kg

  • zit stil
  • glijdt wrijvingsloos, \(a=0\frac{m}{s^2}\)
  • verschuiven \(1m\) met versnelling \(a=10\frac{m}{s^2}\)

T2_doosje_tafel.png [2]

1.3. lift

  • instappen: staat stil
  • versnellen: gaat omhoog met \(a=5\frac{m}{s^2}\)
  • gelijkvormig omhoogbewegen: \(a=0\frac{m}{s^2}\)
  • vertragen: \(a=-5\frac{m}{s^2}\)

T2_lift.png [2]

1.4. sneeuwsport

T2_snowboard.png [2]

\[W = F\left| \Delta x \right| \cdot cos(\alpha ) \]

2. Mechanische Energie (Th2 H1.2 LB↗45)

2.1. Arbeid-Energie-Theorema

  • arbeid is de omzetting van energie, arbeid is energie!

Bewijs: [bron: lecture by Walter Lewin]​

  • \[a=\frac{dv}{dt} \]
  • \[F=ma=m\frac{dv}{dt}\]
  • \[v=\frac{dx}{dt} \Leftrightarrow dx=v\cdot dt\]
  • \[W_{AB}=\int\limits_{A}^{B} m\cdot a\cdot dx \]
  • \[W_{AB}=\int\limits_{A}^{B} m \frac{dv}{dt}\cdot v dt = \int\limits_{v_A}^{v_B} m\cdot v\cdot dv \]
  • \[W_{AB} = \left\ \frac{1}{2}mv^2 \right|_{v_A}^{v_B} = \frac{1}{2}mv_B^2 - \frac{1}{2}mv_A^2 = \frac{m}{2}\left(v_B^2-v_A^2\right)\]

En, zie beneden:

\[E_k = KE = \frac{1}{2}mv^2\] Kinetische Energie = Bewegingsenergie

bijzondere eenheid\(^*\): Joule

\(1J = 1Nm\)

(\(^*\) … maar eigenlijk is het hetzelfde als Nm. )

2.2. Potentiele Gravitationele Energie

\(E_p = m\cdot g\cdot h\)

  • Zoals arbeid!
  • voorbeeld: LB↗45

2.3. Kinetische Energie

\(E_k = \frac{1}{2}\cdot m\cdot v^{2}\)

Voorbeeld: Pendulum!

2.4. Potentiele Elastische Energie

\(E_e = \frac{1}{2}\cdot k\cdot l^{2}\)

  • met \(k\): veerkonstante, eenheid \(\frac{N}{m}\)
  • ook een potentiele energie ⃪ potentiaal: “het gaat eer terug komen”
    • beter: de energie is bepaald door die positie; maakt niet uit hoe het daar naartoe kwam
    • (anders: bewegingsenergie)

3. Behoud van Energie (Th2 H1.1 LB↗39)

Formuleringen:

Energie kan niet worden gecreëerd of vernietigd, maar alleen omgezet van de ene in de andere vorm.

De totale hoeveelheid energie in een geïsoleerd systeem blijft te allen tijde constant.

De totale energie van het universum is constant.

(en trouwens: materie is ook maar energie → behoud van massa)

Drie soorten van systemen:

  • open systeem (mok)
  • gesloten systeem (mok met deksel)
  • geïsoleerd systeem (thermos)

4. Demonstratie: Slinger

Date: 2023-09-11 Mon 00:00

Author: Falk Mielke