Broos Fonck

Fysica

Energie

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

2

Inleiding

Arbeid = kracht op een object → verplaatsing

Vermogen = tijd waarin die arbeid geleverd wordt

Arbeid verrichten → object die de kracht levert op een ander object

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

3

Voorbeeld

Kunnen jullie zelf voorbeelden geven van een situatie waar arbeid geleverd wordt?

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

4

Vragen

Wie of wat oefent er een kracht uit?

Op wie of wat wordt er een kracht uitgeoefend?

Kunnen we spreken van arbeid?

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

5

Voorbeeld 1

De student zet een boek op de bovenste plank van het boekenschap.

De student levert een kracht om arbeid te verrichten

op dat boek.

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

6

Voorbeeld 2

Ploeg over veld

→ paarden of tractor

→ kracht om arbeid te verrichten op de ploeg

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

7

Voorbeeld 3

Wagen op een achtbaan

→ ketting (aangedreven door een motor)

→ kracht om arbeid te verrichten op het wagentje

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

8

Voorbeeld 4

Gewichtheffer

→ gewichtheffer

→ kracht om arbeid te verrichten op de gewichten

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

9

Vraag

Wat heb je nodig om arbeid te leveren?

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

10

Besluit

In alle gevallen bezit een object een vorm van energie die een kracht aanbiedt om de arbeid te leveren.

De objecten die de arbeid leveren

→ student,

→ tractor,

→ motor/ketting,

→ gewichtheffer

bezitten (chemische potentiële) energie opgeslagen in voedsel of brandstof die getransformeerd wordt in arbeid.

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

11

Definitie

Grootheid Symbool Eenheid

Energie E [E] = J (de joule)

Een lichaam bezit energie als het in de mogelijkheid is om arbeid om te verrichten.

xFWE

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

12

Verschillende energievormen

Mechanische energie → opgesplitst in 2

De objecten hebben energie nodig om arbeid te verrichten

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

13

Vraag 1

Wie heeft er ooit al aan parachutespringen gedaan?

Je staat klaar om te springen.

Lever je arbeid?

Nee. Heb je de mogelijk om arbeid te leveren?

Ja. Waarom?

Wanneer je springt, val je naar beneden (zwaartekracht en verplaatsing).

Je hebt dus de mogelijkheid om arbeid te leveren. Je bezit dus energie. Want zonder energie kan je geen arbeid leveren.

Waarom kan hij arbeid leveren?

Door de plaats van de springer

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

14

Vraag 2

We winden een opwindbaar autootje op.

Levert de auto arbeid?

Nee. Heeft hij de mogelijkheid om arbeid te leveren?

Ja. Waarom?

Als je de auto loslaat, komt hij in beweging.

De auto heeft dus de mogelijkheid om arbeid te leveren. De auto bezit dus energie.

Waarom kan hij arbeid leveren?

Door de inwendige veer van autootje op te winden. We noemen dit spankracht.

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

15

Voorbeeld 1

De gewichten → arbeid te verrichten → plaats van de gewichten.

De gewichten → geen arbeid te verrichten

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

16

Voorbeeld 2

Span een boog door op de pees een kracht uit te oefenen.

Het geheel boog-pees → arbeid te verrichten → spankracht van de boog

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

17

Voorbeeld 3

Een flesje evian op de rand van een lessenaar.

Het flesje evian → arbeid te verrichten → plaats op de lessenaar of de “spankracht” = zwaartekracht

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

18

Besluit

De voorwerpen zijn in staat arbeid te leveren tengevolge van hun spanningstoestand of hun plaats.

Potentiële energie

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

19

Voorbeeld 1

De wagen → arbeid te verrichten → snelheid van de wagen

… Bezit dus energie …

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

20

Voorbeeld 2

Het stromend water doet de watermolen bewegen.

Watermolen → arbeid te verrichten → stromend water

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

21

Besluit

De voorwerpen zijn in staat arbeid te leveren door het feit dat ze bewegen.

Kinetische energie

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

22

Potentiële energie

Positie of configuratie Voorwerp → arbeid → positie in

gravitatieveld (gravitatie potentiële energie), elektrisch veld (elektrische potentiële energie), magnetisch veld (magnetische potentiële energie) of elastische vervorming (elastische potentiële energie)

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

23

Kinetische energie

Massa en snelheid

Omzetten tot arbeid

2

2

1vmEk

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

24

Voorbeeld

1. Mechanische energie → Potentiële energie

2. Mechanische energie → Kinetische energie

3. Kinetische energie → Arbeid (= kracht x verplaatsing)

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

25

Voorbeeld 2

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

26

Omzettingen van energievorm

Warmte → kinetische energie

Besluit Warmte → vorm van energie Warmte → mechanische energie

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

27

Omzettingen van energievorm

Elektrische energie → kinetische energie

Besluit Elektrische energie → vorm van energie Elektrische energie → mechanische energie

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

28

Omzettingen van energievorm

Chemische energie → warmte

Besluit Chemische energie → vorm van energie Chemische energie → chemische reactie

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

29

Omzettingen van energievorm

Chemische energie → kinetische energie

Besluit Chemische energie → brandstoffen, voedsel en in levende wezens

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

30

Omzettingen van energievorm

Stralingsenergie → elektrische energie

Besluit Licht → vorm van energie Stralingsenergie → bewegingsenergie

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

31

Behoud van energie

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

32

Behoud van energie: voorbeeld