Grondslagen vd duurzame engineering
Engineering – Prof Mannaert
Hoofdstuk 5: Kracht, Energie, en Stroom
1. Kracht en arbeid
Het concept kracht
- Kracht gaat samen met een verandering, er is een kracht als er een verandering is, en
andersom
- Kracht = vector: [kracht is een vectoriele grootheid)
o Grootte
o Zin
o Richting
- In de natuurkunde wordt kracht gezien als een oorzaak van verandering: Er kan een
verandering van: beweging of vorm zijn
- Relatie kracht-verandering = universeel (als er een kracht is wordt die altijd met een
verandering geassocieerd, en als er een verandering is wordt die altijd met een kracht
geassocieerd)
- De relatie is duaal en universeel
- Vaak is er een krachtveld:
o Er is een kracht in de hele ruimte aanwezig (bv. zwaartekracht is overal aanwezig,
afh. Van de positie)
- Fundamentele krachten: krachten die niet verklaard kunnen worden, maar enkel
beschreven
o Zwaartekracht (1) (= 10^38 keren kleiner dan elektromagnetische kracht)
o Elektromagnetische kracht (10^38)
o Zwakke kernkracht (10^15)
o Sterke kernkracht (10^40)
, - Afgeleide/Ingevoerde krachten: krachten die afgeleid worden/beschreven/verklaard
worden vanuit andere krachten
o Diffusiekracht
▪ Relatie tussen kracht en verandering is fundamenteel, natuurkunde
maakt haar eigen altijd gelijk
▪ Vb: Vb. gasmolecuulen in een container met eerst een tussenschot (1ste
figuur), als we tussenschot wegnemen zien we dat de gasmoleculen zich
gelijk gaan verdelen – brownse beweging (gasmoleculen bewegen
kriskras, als er minder moleculen links zijn dan rechts, gaan er meer
moleculen van rechts naar links bewegen, ze gaan zich herverdelen,
herverdeling is een verandering, er is dus ook een kracht = diffusiekracht
(kracht die deeltjes homogeen doet verdelen))
▪
o Thermische kracht
Kracht en beweging
Beweging = manier van verandering
Kracht (=massa * versnelling), versnelling = verandering van snelheid per tijdseenheid, =>
kracht = massa * versnelling van snelheid per tijdseenheid OF verandering van massa *
snelheid = impuls
,Beweging en richting
~kracht leidt tot een verandering van snelheid. Dit kan een verandering in grootte en/of richting
zijn/.
Links: een bepaalde massa zwarte bol beweegt met bepaalde snelheid naar rechts, afh van de
kracht zal de snelheid veranderen → als kracht in richting van snelheid is maar in tegengestelde
zin, zal snelheid verkleinen, ook versnelling zal verkleinen
Rechts: snelheid blijft in grootte hetzelfde, maar verandert in richting, bv. Bepaalde massa
(satelliet) beweegt zich in een bepaalde baan rond de aarde. Er is een kracht die op die satelliet
werkt (wijst naar de aarde) – snelheid verandert steeds in richting, die verandering van die
snelheid zal de richting hebben van de kracht (aantrekkingskracht vd aarde)
Kracht en richting
~verandering van beweging vindt enkel plaats in richting kracht
Kracht heeft dus een grootte en een richting. Een verandering van beweging vindt enkel plaats in
de richting vd kracht.
Veronderstel iemand zit in de auto, en auto rijdt aan bep snelheid, iemand gooit een bal omhoog
in die auto → zal de verandering van beweging vd bal enkel in de verticale richting gebeuren,
horizontale snelheid zal niet veranderen (zal snelheid van auto behouden)
, Leveren van arbeid
Een voorwerp legt een bepaalde afstand (delta s) af onder invloed van een kracht F, dan levert
die kracht, arbeid
Arbeid = product van kracht met afgelegde afstand
W= Kracht . Verplaatsing (verandering)
Enkel de Kracht in de richting van verplaatsing telt
Er wordt enkel arbeid geleverd, bij een verplaatsing in de richting van de krachten
Engineering – Prof Mannaert
Hoofdstuk 5: Kracht, Energie, en Stroom
1. Kracht en arbeid
Het concept kracht
- Kracht gaat samen met een verandering, er is een kracht als er een verandering is, en
andersom
- Kracht = vector: [kracht is een vectoriele grootheid)
o Grootte
o Zin
o Richting
- In de natuurkunde wordt kracht gezien als een oorzaak van verandering: Er kan een
verandering van: beweging of vorm zijn
- Relatie kracht-verandering = universeel (als er een kracht is wordt die altijd met een
verandering geassocieerd, en als er een verandering is wordt die altijd met een kracht
geassocieerd)
- De relatie is duaal en universeel
- Vaak is er een krachtveld:
o Er is een kracht in de hele ruimte aanwezig (bv. zwaartekracht is overal aanwezig,
afh. Van de positie)
- Fundamentele krachten: krachten die niet verklaard kunnen worden, maar enkel
beschreven
o Zwaartekracht (1) (= 10^38 keren kleiner dan elektromagnetische kracht)
o Elektromagnetische kracht (10^38)
o Zwakke kernkracht (10^15)
o Sterke kernkracht (10^40)
, - Afgeleide/Ingevoerde krachten: krachten die afgeleid worden/beschreven/verklaard
worden vanuit andere krachten
o Diffusiekracht
▪ Relatie tussen kracht en verandering is fundamenteel, natuurkunde
maakt haar eigen altijd gelijk
▪ Vb: Vb. gasmolecuulen in een container met eerst een tussenschot (1ste
figuur), als we tussenschot wegnemen zien we dat de gasmoleculen zich
gelijk gaan verdelen – brownse beweging (gasmoleculen bewegen
kriskras, als er minder moleculen links zijn dan rechts, gaan er meer
moleculen van rechts naar links bewegen, ze gaan zich herverdelen,
herverdeling is een verandering, er is dus ook een kracht = diffusiekracht
(kracht die deeltjes homogeen doet verdelen))
▪
o Thermische kracht
Kracht en beweging
Beweging = manier van verandering
Kracht (=massa * versnelling), versnelling = verandering van snelheid per tijdseenheid, =>
kracht = massa * versnelling van snelheid per tijdseenheid OF verandering van massa *
snelheid = impuls
,Beweging en richting
~kracht leidt tot een verandering van snelheid. Dit kan een verandering in grootte en/of richting
zijn/.
Links: een bepaalde massa zwarte bol beweegt met bepaalde snelheid naar rechts, afh van de
kracht zal de snelheid veranderen → als kracht in richting van snelheid is maar in tegengestelde
zin, zal snelheid verkleinen, ook versnelling zal verkleinen
Rechts: snelheid blijft in grootte hetzelfde, maar verandert in richting, bv. Bepaalde massa
(satelliet) beweegt zich in een bepaalde baan rond de aarde. Er is een kracht die op die satelliet
werkt (wijst naar de aarde) – snelheid verandert steeds in richting, die verandering van die
snelheid zal de richting hebben van de kracht (aantrekkingskracht vd aarde)
Kracht en richting
~verandering van beweging vindt enkel plaats in richting kracht
Kracht heeft dus een grootte en een richting. Een verandering van beweging vindt enkel plaats in
de richting vd kracht.
Veronderstel iemand zit in de auto, en auto rijdt aan bep snelheid, iemand gooit een bal omhoog
in die auto → zal de verandering van beweging vd bal enkel in de verticale richting gebeuren,
horizontale snelheid zal niet veranderen (zal snelheid van auto behouden)
, Leveren van arbeid
Een voorwerp legt een bepaalde afstand (delta s) af onder invloed van een kracht F, dan levert
die kracht, arbeid
Arbeid = product van kracht met afgelegde afstand
W= Kracht . Verplaatsing (verandering)
Enkel de Kracht in de richting van verplaatsing telt
Er wordt enkel arbeid geleverd, bij een verplaatsing in de richting van de krachten
