toepassingen

Men gebruikt de kinetische energie Ek van de lucht om windmolens aan te drijven.
De lucht stoot op de enigszins schuin geplaatste molenwieken en ontsnapt dan met verminderde snelheid.
De kinetische energie Ek die de luchtdeeltjes bij die snelheidsvermindering verliezen, wordt overgedragen aan de wieken.
Deze krijgen hierdoor een ronddraaiende beweging die we weer om kunnen zetten in andere vormen van energie, bijvoorbeeld elektrische energie.
De potentiële energie Ep dat het water vóór een waterval bezit, gebruikt men bij zogenaamde waterkracht centrales.

Deze komen veel voor in Zwitserland en Zweden. Al vallende zal de potentiële energie Ep die in het water aanwezig is worden omgezet in kinetische energie Ek.
Beneden aan de waterval zal de kinetische energie een soort schoepenrad doen ronddraaien. Een grote voorraad potentiële energie Ep kan men bereiken door het aanleggen van een stuwdam. Voor de dam zal het zich opstuwende rivierwater een kunstmeer vormen.

Een heimachine is ook een toepassing van potentiële energie. Is het heiblok eenmaal naar boven gebracht
dan zal deze potentiële energie zich omzetten in kinetische energie wanneer hij naar beneden valt.

Een opgeheven hamer bezit ook potentiële energie. Vlak voor de botsing (op de spijker) is deze potentiële energie omgezet in kinetische energie, waarmee de spijker in het hout wordt geslagen.

 

Voorbeeld 1
Een voorwerp wordt door een kracht van 20N die onder een hoek van 40o staat, horizontaal verplaatst over een afstand van 5 meter.

 

 

 

 

 

 

 

Bereken:

  1. de daarvoor benodigde arbeid
  2. het benodigde vermogen als de verplaatsing in 10 seconden plaats vindt
Gegeven: F=20N α=40o t=10s s=5m
Gevraagd: W en P      
         
Oplossing: W= F * s * cos α
    20N * 5m * cos 40o
    100Nm * 0,7660  
  W= 76,60Nm    
  P= W / t  
    76,60Nm / 10s  
  P= 7,66W    

 

Voorbeeld 2
Een hijswerktuig hijst een gewicht van 1600N in 8 seconden 10m op.

  1. Bereken de verrichte arbeid
  2. Hoe groot is het vermogen?
  3. Hoe groot is het vermogen als het rendement van het hijswerktuig 80% is?
Gegeven: F-1600N s=10m t=8s n=80%
Gevraagd: W, P en P 80%    
         
Oplossing: W= F * s  
    1600N * 10m  
  W= 16.000 Nm    
  P= W / t  
    16.000Nm / 8s  
  P= 2000W = 2kW  
  n= Paf / Ptoe * 100%  
  Ptoe= Paf * 100% / n  
    2kW * 100% / 80%  
  Ptoe= 2,5kW    

 

Voorbeeld 3
Een heiblok met een gewicht van 6000N wordt gebruikt, om betonnen palen in de grond te heien. Op een gegeven moment bevindt het blok zich 7 meter boven de bovenkant van de paal.
Hoe groot is nu de Ep ten opzichte van de paal?

Gegeven: G=6000N h=7m    
Gevraagd: Ep      
         
Oplossing: Ep= G * h  
    6000N * 7m  
  Ep= 42.000Nm    
         

 

Voorbeeld 4
Een spaceshuttle heeft een massa van 40 ton en vliegt op een bepaald gedeelte van het traject met een snelheid van 3960 kmh.
Bereken de Ek die dan in de shuttle is opgehoopt.

Gegeven: m=40t v=3960 kmh    
Gevraagd: Ek      
         
Oplossing: v= 3960 * 1000m / 3600s =1100 m/s  
  m= 40t = 40.000kg  
  Ek= 1/2 * m * v2
    1/2 * 40.000kg (1100 m/s)2
  Ek= 24.200.000.000Nm    
  Ek= 2,42*1010Nm    

 

Voorbeeld 5
Een auto met een massa van 900kg heeft een snelheid van 72kmh.
Bereken de Ek van deze auto.

Gegeven: m=900kg v=72 kmh    
Gevraagd: Ek      
         
Oplossing: v= 72 * 1000m / 3600s =20 m/s  
  Ek= 1/2 * m * v2
    1/2 * 900kg (20 m/s)2
  Ek= 180.000Nm    
  Ek= 1,8*105Nm    

 

Voorbeeld 6
Een heiblok met een massa van 400kg valt van een hoogte van 5m op de kop van een heipaal.

  1. Hoe groot is de kinetische energie op het moment van de botsing?
  2. Bereken de snelheid waarmee het blok de kop van de heipaal raakt?
Gegeven: m=400kg h=5m g=10  
Gevraagd: Ek en v      
         
Oplossing: Ep= m * g * h
    400kg * 10 * 5m
  Ep= 20.000Nm    


Alle potientiële energie is in kinetische enregie opgezet op het moment dat het heiblok dekop van de heipaal raakt. Hiermee is de hoogte 0m geworden en kunnen we dus zeggen dat Ek=Ep geworden en is Ek=20.000Nm.

Oplossing: Ek= 1/2 * m * v2
  20.000 = 1/2 * 400kg * v2
  v2 = 20.000nM / 200kg  
  v2 = 100 m2/s2    
  v =