02 inleidende begrippen 5de jaar

55
06/16/22 Inleidende begrippen 1 I Inleidende begrippen

Transcript of 02 inleidende begrippen 5de jaar

Page 1: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 1

I Inleidende begrippen

Page 2: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 2

1 Grootheden en Eenheden

• In de fysica zijn er 7 grondgrootheden. Zij worden zo genoemd omdat

• alle andere grootheden er uit afgeleid kunnen worden

Page 3: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 3

Voorbeelden

• Oppervlakte A kan bepaald worden door

• 2 lengte metingen (lengte en breedte)

• Snelheid v kan bepaald worden door

• Afstand (lengte) en tijd meting

• Versnelling a kan bepaald worden door

• Snelheid meting en tijd meting

Page 4: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 4

• Bij elke grondgrootheid hoort er

• een grondeenheid

• Zij vormen de basis van het SI-eenhedenstelsel.

• Alle SI-eenheden kunnen er mee gevormd worden.

Page 5: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 5

Voorbeelden

• SI eenheid van opp =

• m² = m. m

• SI eenheid van snelheid =

• m/s

Page 6: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 6

Grootheid Symbool SI-eenheid Symbool

lengte meter

massa kilogram

tijd seconde

temperatuur Kelvin

Elektrische stroomsterkte

Ampère

Hoeveelheid stof

Mol

Lichtsterkte Candela

Page 7: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 7

Grootheid Symbool SI-eenheid Symbool

lengte l meter m

massa kilogram

tijd seconde

temperatuur Kelvin

Elektrische stroomsterkte

Ampère

Hoeveelheid stof

Mol

Lichtsterkte Candela

Page 8: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 8

Grootheid Symbool SI-eenheid Symbool

lengte l meter m

massa m kilogram kg

tijd seconde

temperatuur Kelvin

Elektrische stroomsterkte

Ampère

Hoeveelheid stof

Mol

Lichtsterkte Candela

Page 9: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 9

Grootheid Symbool SI-eenheid Symbool

lengte l meter m

massa m kilogram kg

tijd t seconde s

temperatuur Kelvin

Elektrische stroomsterkte

Ampère

Hoeveelheid stof

Mol

Lichtsterkte Candela

Page 10: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 10

Grootheid Symbool SI-eenheid Symbool

lengte l meter m

massa m kilogram kg

tijd t seconde s

temperatuur T Kelvin K

Elektrische stroomsterkte

Ampère

Hoeveelheid stof

Mol

Lichtsterkte Candela

Page 11: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 11

Grootheid Symbool SI-eenheid Symbool

lengte l meter m

massa m kilogram kg

tijd t seconde s

temperatuur T Kelvin K

Elektrische stroomsterkte

I Ampère A

Hoeveelheid stof

Mol

Lichtsterkte Candela

Page 12: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 12

Grootheid Symbool SI-eenheid Symbool

lengte l meter m

massa m kilogram kg

tijd t seconde s

temperatuur T Kelvin K

Elektrische stroomsterkte

I Ampère A

Hoeveelheid stof

n Mol Mol

Lichtsterkte Candela

Page 13: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 13

Grootheid Symbool SI-eenheid Symbool

lengte l meter m

massa m kilogram kg

tijd t seconde s

temperatuur T Kelvin K

Elektrische stroomsterkte

I Ampère A

Hoeveelheid stof

n Mol Mol

Lichtsterkte I Candela cd

Page 14: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 14

a Kracht

• Een kracht is elke uitwendige oorzaak die

• de bewegingstoestand van een voorwerp kan veranderen (= verandering van snelheid of van richting) dynamische werking van kracht

• of een voorwerp kan vervormenstatische werking van kracht

Page 15: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 15

Kracht is een vectoriële grootheid d.w.z. een kracht wordt bepaald door 4 elementen

Voorstelling

a

F

Page 16: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 16

4 elementen van een kracht

• Aangrijpingspunt (= punt a waar de kracht begint, meestal in zwaartepunt van het lichaam dat de kracht ondervindt)

• Richting (bvb horizontaal, verticaal, hoek van 40° met verticale)

• Zin (wordt aangeduid door pijltje, bvb naar links, boven)

• Grootte (= norm van vector )

Page 17: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 17

• Symbool voor kracht

• Symbool voor grootte van een kracht

• F

• SI-eenheid van kracht

• =[F]

• =N

F

Page 18: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 18

Opmerking

Elke kracht kan geschreven worden m.b.v. een eenheidsvector …. die dezelfde richting heeft als de kracht

x xF F .e

Met Fx is getalwaarde van de kracht en x is richting van de kracht.

Page 19: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 19

Arbeid geleverd door een constante kracht

• De arbeid W geleverd door een constante kracht F

• is het product van de getalcomponent Fx met de component Δx van de verplaatsing van de kracht in de richting van de kracht

• W = Fx . Δx = F . Δx .cos

• Met ( = hoek tussen F en Δx)

Page 20: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 20

Arbeid

• Symbool

• W tip W = W van werk

• SI-eenheid van arbeid

• =[W]

• =J

• =N.m

Page 21: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 21

Tekening

F

Δx

xF

Page 22: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 22

Bepaal de arbeid als een persoon een voorwerp van 12,0 kg optilt vanaf de grond tot op een 75 cm hoge tafel

• Gegevens

• m = 12,0 kg

• h = 0,75 m = 75.10-2 m

• α=0°

• Gevraagd

• W

• Oplossing

• W = F.∆x.cosα

Page 23: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 23

• De verplaatste kracht is de zwaartekracht

• F = m.g

• F = 12 kg. 9,81N/kg

• F = 117,72 N

• W = F.∆x.cos α

• W = 117,72 N.0,75 m.1

• W = 88,29 J = 88 J

• Antwoord : de door de persoon geleverde arbeid is 88 J

Page 24: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 24

Opmerking

• Arbeid kan positief of negatief zijn

• Arbeid is positief als

• Kracht en verplaatsing dezelfde zin hebben

• Arbeid is negatief als

• Kracht en verplaatsing een tegengestelde zin hebben

Page 25: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 25

• Bij de opgeloste oefening is de arbeid verricht door de zwaartekracht

• Negatief omdat

• Zwaartekracht een zin naar beneden heeft en de verplaatsing een zin naar boven heeft

Page 26: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 26

c Vermogen

• Het vermogen P van een toestel is de verhouding van de geleverde arbeid tot de tijd waarin deze arbeid verricht werd :

• P = W/ Δt

Page 27: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 27

Symbool + SI-eenheid

• Symbool van vermogen is

• P (van Power)

• SI- eenheid van vermogen

• = [P]

• = 1 W (Watt)

• = 1J/s

• =N.m/s

Page 28: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 28

Bepaal het vermogen van een waterpomp die 1500 g water

per 1,0 minuut 10 m omhoog kan pompen.

• Gegevens

• m = 1500 g = 1,500 kg

• ∆t = 60 s

• h = 10 m

• Gevraagd

• P

Page 29: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 29

• Oplossing• P = W/ Δt• W = F.∆x.cos α• W = m.g.∆x.cos α met α = 0°• W= 1,5 kg.9,81 N/kg.10 m.1• W= 147,15 J• P = 147,15J/60 s • P = 2,4525 W• P = 2,5 W• Antwoord het ontwikkelde vermogen is 2,5 W

Page 30: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 30

d Energie

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

• W = ΔE

Page 31: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 31

Symbool en SI-eenheid

• Symbool van energie

• E

• SI-eenheid van E

• = [E]

• = SI-eenheid van W

• = 1J

• = N.m

Page 32: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 32

e druk

• De druk uitgeoefend door een kracht op een oppervlak is de verhouding van de grootte van de component van de kracht die loodrecht op het oppervlak wordt uitgeoefend, tot de grootte van de oppervlakte.

• p = F/A

Page 33: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 33

Symbool en SI-eenheid

• Symbool van druk

• = p (van pressure)

• SI-eenheid van p

• = [p]

• = 1 Pa (Pascal)

• = 1N/m²

Page 34: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 34

Andere eenheden

• 1 mbar

• = 100 Pa = 1 hPa

• 1 bar

• = 105 Pa

• = ongeveer de normale luchtdruk

Page 35: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 35

f warmtehoeveelheid Q

• De warmtehoeveelheid Q is de energie die van een bepaald lichaam naar een ander lichaam overgaat als gevolg van hun onderling temperatuurverschil

Page 36: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 36

Symbool en SI-eenheid

• Symbool van warmtehoeveelheid is

• Q

• SI-eenheid van warmtehoeveelheid

• = [Q]

• = 1 J

Page 37: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 37

g soortelijke warmtecapaciteit

• De soortelijke warmtecapaciteit c van een soort stof geeft aan hoeveel warmte er nodig is om één massa-eenheid van die stof 1 K (of 1°C) in temperatuur te doen stijgen.

• c = Q/ (m. . ΔT)

Page 38: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 38

Symbool en SI-eenheid

• Symbool van soortelijke warmtecapaciteit• = c• SI-eenheid van soortelijke warmtecapaciteit • = [c] • = 1 J/kg.K• Voorbeeld :• voor water is c = 4,19 103 J/kgK • d.w.z. dat er 4190 J warmte energie nodig is om

1 kg water 1 K in temperatuur te doen stijgen.• Afgeleide formule : Q = m.c.ΔT

Page 39: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 39

h massadichtheid

• De massadichtheid van een soort stof is de verhouding van de massa van een willekeurig voorwerp (massief) uit die stof tot het volume van dat voorwerp

= m/V

Page 40: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 40

Symbool en SI-eenheid

• Symbool van massadichtheid • = ρ• SI-eenheid van massadichtheid • = [] • = kg/m³• Voorbeeld : • de massadichtheid van water is 1000 kg /m³, • d.w.z. dat 1m³ water een massa heeft van 1000

kg.

Page 41: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 41

Vectoren. Voorstelling en indeling

• In de fysica zijn er 2 soorten grootheden, namelijk

• scalaire grootheden.

• Vectoriële grootheden

• 2 punten a en b bepalen de vector

ab��������������

Page 42: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 42

Voorstelling

a

b

ab��������������

Page 43: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 43

Een vectoriële grootheid wordt bepaald door 4 elementen

• Aangrijpingspunt = beginpunt van de vector

• Richting is rechte (werklijn ) waarop de vector gelegen is, bvb horizontaal

• Zin wordt bepaald door pijltje, bvb naar links, naar boven

• Grootte wordt bepaald door de lengte van de vector

Page 44: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 44

3 Samenstellen en ontbinden van krachten

a Samenstellen van krachten

• Als op één voorwerp 2 of meer verschillende krachten inwerken kan je dit stel van krachten vervangen door één (fictieve ) kracht, die dezelfde uitwerking heeft als alle krachten tesamen.

• Deze kracht, die de vectoriële som is van de krachten noemt men

• de resultante.

Page 45: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 45

Definitie van resultante

• De resultante van een stel van krachten die op éénzelfde voorwerp inwerken is die kracht die dezelfde uitwerking heeft als alle andere krachten tesamen.

• In symbolen

r 1 2F F F

Page 46: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 46

Samenstellen van 2 krachten

1F

1F

2F

rF

Page 47: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 47

Om de resultante te bepalen van 2 krachten die op éénzelfde voorwerp (aangrijpingspunt) inwerken te bepalen moet men een parallellogram (eventueel rechthoek) construeren. De resultante

voldoet dan aan de volgende eigenschappen :

• aangrijpingspunt van de resultante ligt in het voorwerp

• werklijn (richting) is de diagonaal van het parallellogram met als zijden de krachten F1 en F2 door het aangrijpingspunt

• zin is van het aangrijpingspunt naar het tegenoverliggende hoekpunt van de parallellogram

• grootte wordt bepaald door de lengte van deze diagonaal

Page 48: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 48

• Fr² = F1² + F2² + 2. F1 F2 cos

• met = hoek tussen de 2 krachten F1 en F2

Page 49: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 49

Hieruit volgen enkele bijzondere gevallen :

als = 0°, • de twee krachten hebben dezelfde richting en

zin• Fr = F1 + F2

als = 90°, de twee krachten staan loodrecht op elkaar

• Fr ²= (F1 + F2)²als = 180°, de twee krachten hebben dezelfde

richting en tegengestelde zin• Fr =| F1-F2|

Page 50: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 50

Ontbinden van krachten

• Elke kracht (vectoriële grootheid) kan geschreven worden als de som van twee andere krachten die gelegen zijn in bepaalde richtingen (bvb X en Y richting) Die 2 krachten noemt men dan de (X en Y) componenten van de oorspronkelijke kracht.

x y x x y yF F F F e F e

Fx enFy zijn de getalcomponenten in de X-richting en de Y-richting

Page 51: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 51

Page 52: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 52

Ontbinden van een kracht

xe

ye

Y

XO

F

yF

xF

Page 53: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 53

3 Benaderingsregels

a Benaderingsregel voor som en verschil• Bij een som of een verschil van meetresultaten

(gegevens) moet je afronden zodat de rang (tiental, tiende…) van het laatste beduidende cijfer hetzelfde is als dat van het minst nauwkeurige gegeven.

• bvb. T1 = 7,4 K en T2 = 38 K • ΔT = T2 – T1 • = 30,6 K • = 31 K

Page 54: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 54

b Benaderingsregel voor product en quotiënt

• Bij een product of quotiënt van metingen (gegevens) moet je afronden zodat het aantal beduidende (kenmerkende) cijfers van je eindresultaat evenveel is als het aantal beduidende cijfers van het meetresultaat (gegeven) met het kleinste aantal beduidende cijfers.

• bvb. l = 1,23 m en b = 0,24 m A = l.b = 0,2952 m² A = 0,30 m²

Page 55: 02 inleidende begrippen 5de jaar

04/13/23 Inleidende begrippen 55

Opmerkingen

• Wat is een beduidend cijfer ?• Alle cijfers zijn beduidend behalve nullen die vooraan

staan• deze afrondingsregels gelden niet voor goniometrische

functies zoals sin, cos, tan. • Daarom maken we de afspraak dat in

rekenvraagstukken waar dergelijke functies voorkomen het aantal kenmerkende cijfers beperkt wordt tot drie (voor eindresultaten)

• Omdat het eindresultaat beïnvloed kan worden als je dikwijls tussenin afrondt spreken we af om enkel af te ronden op het einde (bij een eindresultaat)