H5: KRACHT, ENERGIE EN
STROOM
KRACHT, ENERGIE, EN STROOM
Kracht en arbeid
o Het concept kracht
o Kracht en beweging
o Leveren van arbeid
Energie en potential
o Het concept energie
o Kinetische energie
o Potentiele energie
o Potentiele energie en potentiaal
Uitbreiding voor stroom
o Stroom en stroomdichtheid
o Kracht en arbied op stroom
KRACHT EN ARBEID
Het concept kracht
=> Invloed die in een voorwerp een verandering/beweging/vorm veroorzaakt
Kracht Verandering
Kracht = Vectororiële grootheid + gekenmerkt door:
o Grootte: zwaadere vrwp = grotere kracht
o Zin: nr middelpunt vd aarde
o Richting: lijn v tss vrwp & middelpunt aarde
Bv gravitatiekracht/zwaartekracht = vectorgrootheid
Kracht als oorzaak van verandering
o Verandering van beweging
o Verandering van vorm
Relatie kracht – verandering is universeel & fundamenteel
o Kracht wordt met verandering geassocieerd
o Verandering wordt met kracht geassocieerd
o Duaal & universele relatie
Natuurkunde zal steeds krachten invoeren als oorzaak v veranderingen
o Wet v Coulomb: krachten die elektrisch geladen deeltjes op elkaar
uitwerken
Vaak is er een krachtveld:
o Kracht in hele ruimte aanwezig
o Kracht afhankelijk van positive
Fundamentele krachten/ natuurwetten:
Niet verklaard enkel beschreven in natuurkunde
, Elke kracht ingevoerd dr verandering = niet-fundamentele krachten die
worden verklaard obv de fundamentele natuurwetten
o Zwaartekracht (1) => vrij kleine kracht tov andere
o Elektromagnetische kracht (10 )
38
o Zwakke kernkracht (1015) (radioactief verval)
o Sterke kernkracht (1040) (atoomkernen samenhoudt)
Afgeleide / Ingevoerde krachten:
Beschreven verklaard vanuit andere krachten, minder fundamenteel
o Diffusiekracht
o Thermische kracht
Diffusie als ingevoerde kracht
=> Deeltjes ondervinden diffusiekracht
Stel deeltjes in hoge concentratie =>
geleidelijk homogeen verspreiden
(wegdiffunderen)
Deeltjes bewegen in willekeurige richting
Meer deeltjes R dan L
Bewegen meer deeltjes v R nr L
Maakt zijn eigen gelijk (geen uitzonderingen vd fundamentele kracht)
Geleidelijk verdelen via beweging nr plaats met minste moleculen
Verandering DUS = kracht
‘geen echte kracht op deeltjes, maar diffusiekracht beschrijft dat de
deeltjes bewegen’
o Consistente manier van beschrijven
o Niet werkzaam OP de deeltjes
Analoog voorbeeld: thermische krachten
Meer warmte in zones => deel warmte wegvloeien nr omliggende zones
Kracht en beweging
2de wet v Newton: verband F ingrijpt op vrwp & verandering beweging op vrwp
Beweging = impuls => p = mv
A: versnelling
Formule geeft aan: cte snelheid v voorwerp zonder F uitoefenen
o Niet in realiteit: wrijvingskracht Ffr
o Tegengestelde zin v snelheid = afremmen
o Minder op glad ijs
Overwinnen v wrijvingskracht (lijkt kracht uitoefenen om voorwerp cte
snelheid te geven)
, Kracht = massa * verandering v
snelheid (impuls)
SLEE: geen kracht (geen verandering
in snelheid, blijft cte) maar in echt is
er minder snelheid (negatieve
verandering dus er is een
wrijvingskracht in de andere richting
vd beweging) dus snelheid
verminderd
Beweging en richting
Impuls, snelheid, versnelling zijn kracht vector-
grootheden
Kracht: verandering in snelheid = versnelling dr 1
vd eigenschappen v snelheidsvector te veranderen
o Slee: grootte & zin
o Satelliet: richting
Kracht leidt tot verandering snelheid in grootte en/of richting.
Grootte blijft gelijk, maar richting veranderd
o Afhk vd kracht verander snelheid (in
bepaalde richting)
BV: satelliet rond aarde
o Cte snelehid
o Richting veranderd dr kracht (richting vd
snelheid)
o Draaisnelheid rond de aarde
Kracht en richting
Verandering van beweging vindt enkel plaats in richting kracht
Verandering v beweging in dezelfde richting als kracht
die verandering veroorzaakt
Voorbeeld: bal in de auto
o Verticale snelheid & bal omhoog gooien
o Bal enkel in verticale richting veranderen
o Horizontale kracht blijft gelijk aan die vd auto
o Zwaartekracht bal terug nr beneden
o Buitenstaander ziet bal ook horizontaal bewegen
! Maar snelheid veranderd enkel verticaal !
Kracht en arbeid
Wordt enkel arbeid geleverd bij verplaatsing in richting kracht.
, Component F in richting v verplaatsing veroorzaakt verplaatsing
Tangentiële Ft = draagt bij tot arbeid
Voorwerp: bepaalde afstand S afleggen dr F = arbeid = F * ∆s (afgelegde
afstand)
- Krachten hebben richting & arbeid is uitwerking v kracht
o Arbeid = kracht evenwijdig aan verplaatsing
o Tangentiële evenwijdig mt verplaatsing is enige kracht dat effect
levert & arbeid levert
- Arbeid: scalaire grootheid
Kracht, richting, zin & grootte: niet cte
Dus enkel arbeid exact definiëren ALS interval infinitesimaal klein wordt
Totale geleverde arbeid = som = integraal over baan C
o Omzetten naar getallen/ scalaire grootheden (geen vectoren)
Geen verplaatsing in richting v kracht = geen arbeid
Beschrijven bij willekeurige beweging
Kracht kan variëren over het traject heen (moet niet hetzelfde zijn)
Kijken hoe groot de kracht is op een bepaalde plaats
=> kleine intervallen gebruiken
Tangentiële component beschouwen & vermenigvuldigen mt afstand
o Afstand zo klein mogelijk houden
Som alle bijdragen = integraal
o Vectoren berekenen over curve C
STROOM
KRACHT, ENERGIE, EN STROOM
Kracht en arbeid
o Het concept kracht
o Kracht en beweging
o Leveren van arbeid
Energie en potential
o Het concept energie
o Kinetische energie
o Potentiele energie
o Potentiele energie en potentiaal
Uitbreiding voor stroom
o Stroom en stroomdichtheid
o Kracht en arbied op stroom
KRACHT EN ARBEID
Het concept kracht
=> Invloed die in een voorwerp een verandering/beweging/vorm veroorzaakt
Kracht Verandering
Kracht = Vectororiële grootheid + gekenmerkt door:
o Grootte: zwaadere vrwp = grotere kracht
o Zin: nr middelpunt vd aarde
o Richting: lijn v tss vrwp & middelpunt aarde
Bv gravitatiekracht/zwaartekracht = vectorgrootheid
Kracht als oorzaak van verandering
o Verandering van beweging
o Verandering van vorm
Relatie kracht – verandering is universeel & fundamenteel
o Kracht wordt met verandering geassocieerd
o Verandering wordt met kracht geassocieerd
o Duaal & universele relatie
Natuurkunde zal steeds krachten invoeren als oorzaak v veranderingen
o Wet v Coulomb: krachten die elektrisch geladen deeltjes op elkaar
uitwerken
Vaak is er een krachtveld:
o Kracht in hele ruimte aanwezig
o Kracht afhankelijk van positive
Fundamentele krachten/ natuurwetten:
Niet verklaard enkel beschreven in natuurkunde
, Elke kracht ingevoerd dr verandering = niet-fundamentele krachten die
worden verklaard obv de fundamentele natuurwetten
o Zwaartekracht (1) => vrij kleine kracht tov andere
o Elektromagnetische kracht (10 )
38
o Zwakke kernkracht (1015) (radioactief verval)
o Sterke kernkracht (1040) (atoomkernen samenhoudt)
Afgeleide / Ingevoerde krachten:
Beschreven verklaard vanuit andere krachten, minder fundamenteel
o Diffusiekracht
o Thermische kracht
Diffusie als ingevoerde kracht
=> Deeltjes ondervinden diffusiekracht
Stel deeltjes in hoge concentratie =>
geleidelijk homogeen verspreiden
(wegdiffunderen)
Deeltjes bewegen in willekeurige richting
Meer deeltjes R dan L
Bewegen meer deeltjes v R nr L
Maakt zijn eigen gelijk (geen uitzonderingen vd fundamentele kracht)
Geleidelijk verdelen via beweging nr plaats met minste moleculen
Verandering DUS = kracht
‘geen echte kracht op deeltjes, maar diffusiekracht beschrijft dat de
deeltjes bewegen’
o Consistente manier van beschrijven
o Niet werkzaam OP de deeltjes
Analoog voorbeeld: thermische krachten
Meer warmte in zones => deel warmte wegvloeien nr omliggende zones
Kracht en beweging
2de wet v Newton: verband F ingrijpt op vrwp & verandering beweging op vrwp
Beweging = impuls => p = mv
A: versnelling
Formule geeft aan: cte snelheid v voorwerp zonder F uitoefenen
o Niet in realiteit: wrijvingskracht Ffr
o Tegengestelde zin v snelheid = afremmen
o Minder op glad ijs
Overwinnen v wrijvingskracht (lijkt kracht uitoefenen om voorwerp cte
snelheid te geven)
, Kracht = massa * verandering v
snelheid (impuls)
SLEE: geen kracht (geen verandering
in snelheid, blijft cte) maar in echt is
er minder snelheid (negatieve
verandering dus er is een
wrijvingskracht in de andere richting
vd beweging) dus snelheid
verminderd
Beweging en richting
Impuls, snelheid, versnelling zijn kracht vector-
grootheden
Kracht: verandering in snelheid = versnelling dr 1
vd eigenschappen v snelheidsvector te veranderen
o Slee: grootte & zin
o Satelliet: richting
Kracht leidt tot verandering snelheid in grootte en/of richting.
Grootte blijft gelijk, maar richting veranderd
o Afhk vd kracht verander snelheid (in
bepaalde richting)
BV: satelliet rond aarde
o Cte snelehid
o Richting veranderd dr kracht (richting vd
snelheid)
o Draaisnelheid rond de aarde
Kracht en richting
Verandering van beweging vindt enkel plaats in richting kracht
Verandering v beweging in dezelfde richting als kracht
die verandering veroorzaakt
Voorbeeld: bal in de auto
o Verticale snelheid & bal omhoog gooien
o Bal enkel in verticale richting veranderen
o Horizontale kracht blijft gelijk aan die vd auto
o Zwaartekracht bal terug nr beneden
o Buitenstaander ziet bal ook horizontaal bewegen
! Maar snelheid veranderd enkel verticaal !
Kracht en arbeid
Wordt enkel arbeid geleverd bij verplaatsing in richting kracht.
, Component F in richting v verplaatsing veroorzaakt verplaatsing
Tangentiële Ft = draagt bij tot arbeid
Voorwerp: bepaalde afstand S afleggen dr F = arbeid = F * ∆s (afgelegde
afstand)
- Krachten hebben richting & arbeid is uitwerking v kracht
o Arbeid = kracht evenwijdig aan verplaatsing
o Tangentiële evenwijdig mt verplaatsing is enige kracht dat effect
levert & arbeid levert
- Arbeid: scalaire grootheid
Kracht, richting, zin & grootte: niet cte
Dus enkel arbeid exact definiëren ALS interval infinitesimaal klein wordt
Totale geleverde arbeid = som = integraal over baan C
o Omzetten naar getallen/ scalaire grootheden (geen vectoren)
Geen verplaatsing in richting v kracht = geen arbeid
Beschrijven bij willekeurige beweging
Kracht kan variëren over het traject heen (moet niet hetzelfde zijn)
Kijken hoe groot de kracht is op een bepaalde plaats
=> kleine intervallen gebruiken
Tangentiële component beschouwen & vermenigvuldigen mt afstand
o Afstand zo klein mogelijk houden
Som alle bijdragen = integraal
o Vectoren berekenen over curve C
