Natuurkunde VWO 5: systematische natuurkunde
Wilke Dommering
8.1 Arbeid
Op een voorwerp werken altijd twee krachten: Normaalkracht &
Zwaartekracht. Als een voorwerp een afstand aflegt vanwege een kracht dan
wordt er arbeid verricht. Met symbool (W). De grootte van de arbeid hangt af
van de grootte en de richting. Bij de richting is het volgende van belang:
1. De arbeid is positief, als de beweging dezelfde richting heeft als de kracht.
2. De arbeid is negatief, als de beweging de tegenovergestelde richting heeft
als de kracht.
3. De arbeid bestaat niet als de kracht loodrecht op de beweging staat. De
wrijvingskrachten werken altijd tegen de beweging. Daardoor is de
wrijvingsarbeid altijd negatief.
Bij een F,s-grafiek is de oppervlakte gelijk aan de arbeid. Soms verandert de
richting van de verplaatsing tijdens de beweging. Dan draagt alleen de
verplaatsing in richting van de kracht mee aan de arbeid.
8.2 Arbeid en kinetische energie:
Onthoud ook bij een constante snelheid is de resulterende kracht 0. Dan is de
resulterende arbeid dus ook 0J. Volgens De 2 e wet van Newton verandert de
snelheid van een voorwerp als er een resulterende kracht op werkt. Dan heb je
dus wel arbeid.
Bij positieve arbeid versnelt het voorwerp dus
Bij negatieve arbeid vertraag je.
Bij constante snelheid heb je geen arbeid.
De totale arbeid is gelijk aan de som van de arbeid verricht door afzonderlijke
krachten. De arbeid verricht door de resulterende kracht is de som van de
arbeid van alle krachten.
De wet van arbeid en kinetische energie: de som van de arbeid van alle
krachten is gelijk aan de verandering in kinetische energie.
Wanneer er arbeid verricht wordt, vindt er een verandering
bewegingsenergie/kinetische energie plaats.
Het vermogen van een apparaat is de hoeveelheid energie die een apparaat per
tijdseenheid omzet.
8.3 Energievormen:
Als er arbeid wordt verricht, maar niet alle arbeid wordt omgezet in kinetische
energie dan gaat de rest van de arbeid naar potentiële energie. Er zijn
verschillende soorten potentiële energie.
1. Zwaarte energie: Bij een vallend voorwerp vanwege zwaartekracht. Als
de zwaartekracht negatieve arbeid verricht dan neemt de zwaarte-energie
toe.
2. Veerenergie: Bij alles met een veer.
3. Warmte: Bijvoorbeeld met handen tegen elkaar wrijven.
4. Elektrische energie: Bijvoorbeeld de verwarming.
, 5. Stralingsenergie: Bijvoorbeeld in een zonnecel. Wordt de afstand 2x
groter dan wordt de intensiteit (Hoeveel stralingsenergie per seconde op
1 vierkante meter valt) 4x kleiner.
6. Chemische energie: Bijvoorbeeld een rennend iemand
Het rendement is de verhouding van nuttige energie met alle energie die erin
gaat.
8.4 Wet van behoud van energie:
De wet van behoud van energie luidt als volgt: de totale energie gaat nooit
verloren! Het komt alleen in verschillende vormen terug. Of in formule vorm. Als
je bijvoorbeeld met je fiets van de helling gaat verandert de zwaarte-energie in
kinetische energie en warmte. Als je de luchtwrijving mag verwaarlozen hoef je
geen rekening te houden met warmte.
8.5 Gravitatie-energie:
Gravitatie-energie is de energie die massa’s op een bepaalde afstand van
elkaar bezitten.
De gravitatie-energie is de energie die nodig is om aan de gravitatie van een
massa te ontsnappen. Hoe groter de afstand hoe groter de gravitatie-energie.
Gravitatie energie is negatief, het nadert 0J als de afstand ver uit elkaar zijn.
De ontsnappingssnelheid is de minimale snelheid die nodig is om aan de
zwaartekracht te ontsnappen.
9.1 Trillingen:
Een beweging die zich regelmatig herhaalt heet een periodieke beweging. De
evenwichtstand is de gemiddelde stand van een periodieke beweging/trilling of
de stand van het trillende voorwerp in rust. Een periodieke beweging om een
vaste evenwichtstand heet een trilling. De tijd 1 trilling is de
periode/trillingstijd. Het aantal herhalingen in één seconde heet de
frequentie. De afstand tot de evenwichtstand is de uitwijking. Deze kan
positief zijn (boven evenwichtstand) en negatief (onder evenwichtstand). Als een
voorwerp horizontaal beweegt is de uitwijking naar rechts positief. De maximale
uitwijking is de amplitude. De uitwijking en tijd worden soms neergezet in een
(uitwijking, tijd)-diagram/ (u,t)-diagram. Hiermee kan je dan de periode
bepalen. Om meetonzekerheden te verkleinen neem je zoveel mogelijk periodes.
De fase is het aantal trillingen dat is uitgevoerd sinds de evenwichtstand voor
het eerst in de richting van de positie uitwijking is gepasseerd. Ofwel het aantal
uitgevoerde trillingen. De fase is recht evenredig met de verstreken tijd. De
gereduceerde fase is gewoon de fase zonder de hele trillingen mee te tellen.
Met een cardiogram kan je de periodieke beweging van het hart volgen. Een
oscilloscoop geeft trillingen weer. Div = een hokje, bij een oscilloscoop. Op de
verticale as staat de spanning op de horizontale as staat de tijd. De gevoeligheid
is de spanning die hoort bij de hoogte van een hokje.
9.2 Harmonische trilling:
Zodra een veer wordt uitgerekt of wordt ingedrukt, wil die weer terug in zijn
evenwichtsstand.
Wilke Dommering
8.1 Arbeid
Op een voorwerp werken altijd twee krachten: Normaalkracht &
Zwaartekracht. Als een voorwerp een afstand aflegt vanwege een kracht dan
wordt er arbeid verricht. Met symbool (W). De grootte van de arbeid hangt af
van de grootte en de richting. Bij de richting is het volgende van belang:
1. De arbeid is positief, als de beweging dezelfde richting heeft als de kracht.
2. De arbeid is negatief, als de beweging de tegenovergestelde richting heeft
als de kracht.
3. De arbeid bestaat niet als de kracht loodrecht op de beweging staat. De
wrijvingskrachten werken altijd tegen de beweging. Daardoor is de
wrijvingsarbeid altijd negatief.
Bij een F,s-grafiek is de oppervlakte gelijk aan de arbeid. Soms verandert de
richting van de verplaatsing tijdens de beweging. Dan draagt alleen de
verplaatsing in richting van de kracht mee aan de arbeid.
8.2 Arbeid en kinetische energie:
Onthoud ook bij een constante snelheid is de resulterende kracht 0. Dan is de
resulterende arbeid dus ook 0J. Volgens De 2 e wet van Newton verandert de
snelheid van een voorwerp als er een resulterende kracht op werkt. Dan heb je
dus wel arbeid.
Bij positieve arbeid versnelt het voorwerp dus
Bij negatieve arbeid vertraag je.
Bij constante snelheid heb je geen arbeid.
De totale arbeid is gelijk aan de som van de arbeid verricht door afzonderlijke
krachten. De arbeid verricht door de resulterende kracht is de som van de
arbeid van alle krachten.
De wet van arbeid en kinetische energie: de som van de arbeid van alle
krachten is gelijk aan de verandering in kinetische energie.
Wanneer er arbeid verricht wordt, vindt er een verandering
bewegingsenergie/kinetische energie plaats.
Het vermogen van een apparaat is de hoeveelheid energie die een apparaat per
tijdseenheid omzet.
8.3 Energievormen:
Als er arbeid wordt verricht, maar niet alle arbeid wordt omgezet in kinetische
energie dan gaat de rest van de arbeid naar potentiële energie. Er zijn
verschillende soorten potentiële energie.
1. Zwaarte energie: Bij een vallend voorwerp vanwege zwaartekracht. Als
de zwaartekracht negatieve arbeid verricht dan neemt de zwaarte-energie
toe.
2. Veerenergie: Bij alles met een veer.
3. Warmte: Bijvoorbeeld met handen tegen elkaar wrijven.
4. Elektrische energie: Bijvoorbeeld de verwarming.
, 5. Stralingsenergie: Bijvoorbeeld in een zonnecel. Wordt de afstand 2x
groter dan wordt de intensiteit (Hoeveel stralingsenergie per seconde op
1 vierkante meter valt) 4x kleiner.
6. Chemische energie: Bijvoorbeeld een rennend iemand
Het rendement is de verhouding van nuttige energie met alle energie die erin
gaat.
8.4 Wet van behoud van energie:
De wet van behoud van energie luidt als volgt: de totale energie gaat nooit
verloren! Het komt alleen in verschillende vormen terug. Of in formule vorm. Als
je bijvoorbeeld met je fiets van de helling gaat verandert de zwaarte-energie in
kinetische energie en warmte. Als je de luchtwrijving mag verwaarlozen hoef je
geen rekening te houden met warmte.
8.5 Gravitatie-energie:
Gravitatie-energie is de energie die massa’s op een bepaalde afstand van
elkaar bezitten.
De gravitatie-energie is de energie die nodig is om aan de gravitatie van een
massa te ontsnappen. Hoe groter de afstand hoe groter de gravitatie-energie.
Gravitatie energie is negatief, het nadert 0J als de afstand ver uit elkaar zijn.
De ontsnappingssnelheid is de minimale snelheid die nodig is om aan de
zwaartekracht te ontsnappen.
9.1 Trillingen:
Een beweging die zich regelmatig herhaalt heet een periodieke beweging. De
evenwichtstand is de gemiddelde stand van een periodieke beweging/trilling of
de stand van het trillende voorwerp in rust. Een periodieke beweging om een
vaste evenwichtstand heet een trilling. De tijd 1 trilling is de
periode/trillingstijd. Het aantal herhalingen in één seconde heet de
frequentie. De afstand tot de evenwichtstand is de uitwijking. Deze kan
positief zijn (boven evenwichtstand) en negatief (onder evenwichtstand). Als een
voorwerp horizontaal beweegt is de uitwijking naar rechts positief. De maximale
uitwijking is de amplitude. De uitwijking en tijd worden soms neergezet in een
(uitwijking, tijd)-diagram/ (u,t)-diagram. Hiermee kan je dan de periode
bepalen. Om meetonzekerheden te verkleinen neem je zoveel mogelijk periodes.
De fase is het aantal trillingen dat is uitgevoerd sinds de evenwichtstand voor
het eerst in de richting van de positie uitwijking is gepasseerd. Ofwel het aantal
uitgevoerde trillingen. De fase is recht evenredig met de verstreken tijd. De
gereduceerde fase is gewoon de fase zonder de hele trillingen mee te tellen.
Met een cardiogram kan je de periodieke beweging van het hart volgen. Een
oscilloscoop geeft trillingen weer. Div = een hokje, bij een oscilloscoop. Op de
verticale as staat de spanning op de horizontale as staat de tijd. De gevoeligheid
is de spanning die hoort bij de hoogte van een hokje.
9.2 Harmonische trilling:
Zodra een veer wordt uitgerekt of wordt ingedrukt, wil die weer terug in zijn
evenwichtsstand.
