02 inleidende begrippen 5de jaar
-
Upload
freddy-van-eynde -
Category
Travel
-
view
1.672 -
download
2
Transcript of 02 inleidende begrippen 5de jaar
04/13/23 Inleidende begrippen 1
I Inleidende begrippen
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
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
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.
04/13/23 Inleidende begrippen 5
Voorbeelden
• SI eenheid van opp =
• m² = m. m
• SI eenheid van snelheid =
• m/s
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
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
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
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
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
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
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
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
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
04/13/23 Inleidende begrippen 15
Kracht is een vectoriële grootheid d.w.z. een kracht wordt bepaald door 4 elementen
Voorstelling
a
F
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 )
04/13/23 Inleidende begrippen 17
• Symbool voor kracht
• Symbool voor grootte van een kracht
• F
• SI-eenheid van kracht
• =[F]
• =N
F
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.
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)
04/13/23 Inleidende begrippen 20
Arbeid
• Symbool
• W tip W = W van werk
• SI-eenheid van arbeid
• =[W]
• =J
• =N.m
04/13/23 Inleidende begrippen 21
Tekening
F
Δx
xF
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
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
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
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
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
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
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
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
04/13/23 Inleidende begrippen 30
d Energie
• Een lichaam bezit energie als het in de mogelijkheid is om arbeid te verrichten.
• W = ΔE
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
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
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
04/13/23 Inleidende begrippen 34
Andere eenheden
• 1 mbar
• = 100 Pa = 1 hPa
• 1 bar
• = 105 Pa
• = ongeveer de normale luchtdruk
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
04/13/23 Inleidende begrippen 36
Symbool en SI-eenheid
• Symbool van warmtehoeveelheid is
• Q
• SI-eenheid van warmtehoeveelheid
• = [Q]
• = 1 J
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)
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
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
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.
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��������������
04/13/23 Inleidende begrippen 42
Voorstelling
a
b
ab��������������
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
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.
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
04/13/23 Inleidende begrippen 46
Samenstellen van 2 krachten
1F
1F
2F
rF
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
04/13/23 Inleidende begrippen 48
• Fr² = F1² + F2² + 2. F1 F2 cos
•
• met = hoek tussen de 2 krachten F1 en F2
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|
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
04/13/23 Inleidende begrippen 51
04/13/23 Inleidende begrippen 52
Ontbinden van een kracht
xe
ye
Y
XO
F
yF
xF
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
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
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)