Arbeid en bewegen

Arbeid

In de natuurkunde is arbeid een maat voor de inspanning die door een kracht wordt geleverd bij de verplaatsing van een voorwerp.

Het symbool voor arbeid is de W (van het engelse work).
De eenheid voor arbeid is Nm of Joule (J).
Er geldt: 1 Nm = 1 J.

De verrichte arbeid (W) bereken je door de kracht (F) te vermenigvuldigen met de afgelegde afstand (s):

  • W = F x s

Voorbeeld
Hoeveel arbeid moet een hijskraan leveren om een 2000 kg zware kist 10 meter omhoog te hijsen.
Gegeven: m = 200 kg geeft Fz = 2000 x 10 = 20.000 N, s = 10 m
Gevraagd: W = ?
Uitwerking: W = F x s = 20.000 N x 10 m = 200.000 Nm = 200 kJ

Bewegingsenergie

Ieder voorwerp dat beweegt, bezit energie: bewegingsenergie of kinetische energie.
De hoeveelheid bewegingsenergie die een voorwerp bezit hangt af van de snelheid waarmeer het voorwerp beweegt en de massa van het voorwerp. Als de snelheid van een voorwerp toeneemt, neemt de hoeveelheid bewegingsenergie ook toe.
Een bewegend voorwerp met een grote massa bezit meer bewegingsenergie dan een voorwerp met een kleinere massa.

Je kunt de bewegingsenergie bereken met de formule:

  • EB = ½ x m x v²

In de formule is EB de bewegingsenergie in joule (J),
m de massa in kilogram (kg)
en v de snelheid in meter per seconde (m/s).

Van zwaarte-energie

Een voorwerp dat zich op een bepaalde hoogte bevindt, bezit zwaarte-energie.
De hoeveelheid zwaarte-energie die een voorwerp bezit hangt af van de hoogte waar op het voorwerp zich bevindt en de massa van het voorwerp.
Als de hoogte toeneemt, neemt de hoeveelheid zwaarte-energie ook toe. Een voorwerp met een grote massa bezit meer zwaarte-energie dan een voorwerp met een kleinere massa.

Je kunt de zwaarte-energie bereken met de formule:

  • EZ = m x 10 x h

In de formule is EZ de zwaarte-energie in joule (J),
m de massa in kilogram (kg)
en h de hoogte in meters (m/s).

Het getal 10 is de gravitatieconstante of valversnelling.
Op aarde is de valversnelling 9,8 m/s², afgerond 10 m/s².

Berekenen van zwaarte- en bewegingsenergie

Voorbeeld 1
Een tennisbal van 56 gram wordt met een snelheid van 90 km/h geserveerd. Bereken de bewegingenergie van de tennisbal.

Gegeven: m = 56 g = 0,056 kg, v = 90 km/h = 25 m/s
Gevraagd: EB = ?
Uitwerking: EB = ½ x m x v² = ½ x 0,056 x 25² = 17,5 J

Voorbeeld 2
Een baksteen van 1,5 kg ligt op een steiger op een hoogte van 6 meter.
Bereken de zwaarte-energie van de baksteen.

Gegeven: m = 1,5 kg, h = 6 m
Gevraagd: EZ = ?
Uitwerking: EZ = m x 10 x h = 1,5 x 10 x 6 = 90 J

Wet van behoud van energie

Als een voorwerp van een hoogte naar beneden valt, wordt zwaarte-energie omgezet in bewegingsenergie.
Voor het omzetten van energie geldt de wet van behoud van energie: voor en na de energieomzetting is de totale hoeveelheid energie altijd gelijk.

Voorbeeld
Een baksteen van 1,5 kg ligt op een steiger op een hoogte van 5 meter. De steen valt van de steiger. Bereken de snelheid waarmee de steen op de grond komt.

Gegeven: m = 2 kg, h = 5 m
Gevraagd: v waarmee de steen op de grond komt.
Uitwerking: Op het moment dat de steen de grond raakt is alle zwaarte-energie omgezet in bewegingsenergie: EB = EZ
EZ = 2 x 10 x 5 = 100 J
EB = ½ x 2 x v² = 100 J geeft v² = 100 geeft v = 10 m/s

  • Het arrangement Arbeid en bewegen is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    VO-content
    Laatst gewijzigd
    2021-05-31 16:19:13
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    De Kennisbanken bevatten de theorie bij de opdrachten.
    Leerniveau
    VMBO gemengde leerweg, 2; VMBO kaderberoepsgerichte leerweg, 2; VMBO gemengde leerweg, 3; VMBO theoretische leerweg, 4; VMBO theoretische leerweg, 2; VMBO theoretische leerweg, 3; VMBO kaderberoepsgerichte leerweg, 4; VMBO gemengde leerweg, 4; VMBO kaderberoepsgerichte leerweg, 3;
    Leerinhoud en doelen
    NaSk; Kracht/beweging bij mensen, verkeer, transport van goederen en zonnestelsel; Ruimte;
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
    Trefwoorden
    arbeid, bewegingsenergie, kinetische energie, valversnelling, wet van behoud van energie, zwaarte-energie

    Gebruikte Wikiwijs Arrangementen

    VO-content - Kennisbanken. (z.d.).

    template

    https://maken.wikiwijs.nl/110768/template

  • Gebruik
    Weergave
  • Wikiwijs is een dienst van