Natuurkunde samenvatting
8.1
Op een auto die op een horizontale weg staat werken twee krachten: de zwaartekracht (die trekt de auto naar
beneden) en de normaalkracht van de weg (voorkomt dat de auto naar beneden valt). De auto is niet te verplaatsen
met spierkracht vanwege de weerstandkrachten.
Arbeid: als krachtwerking samen gaat met verplaatsing. Zonder verplaatsing verricht een kracht dus geen arbeid.
De richting van de kracht ten opzichte van de verplaatsing is belangrijk:
- Positieve arbeid: een kracht met dezelfde richting als de verplaatsing.
- Negatieve arbeid: een kracht met een richting tegengesteld aan de verplaatsing.
- Een kracht loodrecht op de verplaatsing verricht geen arbeid.
De grootte van een kracht hangt af van: de grootte, de grootte van de verplaatsing, de richting van de kracht ten
opzichte van de verplaatsing.
In drie situaties kan je cos verwaarlozen in de formule van arbeid.
1. de kracht heeft dezelfde richting als de verplaatsing. a = 0 en cos(a) = 1
2. de richting van de kracht is tegengesteld aan de verplaatsing. a = 180 en cos(a) = -1
3. de richting van de kracht staat loodrecht op de verplaatsing. a = 90 en cos(a) = 0
Arbeid bepalen aan de hand van een (F,s) diagram.
In een Fs diagram is de oppervlakte onder de grafiek gelijk aan hoogte x breedte dus aan F x s.
8.2
Volgens de eerste wet van Newton verandert de snelheid van een voorwerp als er een resulterende kracht op werkt.
Is de richting van de resulterende kracht gelijk aan de richting van de verplaatsing > het voorwerp versnelt.
Is de richting van de resulterende kracht tegengesteld aan de richting van de verplaatsing > het voorwerp vertraagd.
Dus bij positieve arbeid versnelt een voorwerp en bij negatieve arbeid vertraagd een voorwerp.
De verrichtte arbeid hangt dus samen met de verandering van de grootte van de snelheid.
De totale arbeid is gelijk aan de som van de arbeid verricht door afzonderlijke krachten.
Bij een constante snelheid is de kracht en de tegenwerkende krachten gelijk aan elkaar.
Kinetische energie (bewegingsenergie): geeft aan hoeveel energie een bewegend voorwerp heeft. Deze hoeveelheid
hangt af van de massa en snelheid.
Wet van arbeid en kinetische energie: de verandering in kinetische energie is gelijk aan de totale arbeid.
Dit komt overeen met de tweede wet van Newton: als een resulterende kracht op een voorwerp werkt, veranderd
de snelheid van het voorwerp.
Vermogen: de hoeveelheid energie een apparaat per tijdseenheid omzet als je het gebruikt.
Voor een auto geldt: hoe groter het vermogen, hoe groter de arbeid is die de motorkracht kan verrichten in een
bepaalde tijd.
8.3
Als je een berg op fietst moet er meer arbeid worden verricht, deze extra arbeid resulteert zich niet in kinetische
energie, want de snelheid en massa veranderen niet. Als er wel arbeid wordt verricht, maar niet alle arbeid wordt
omgezet in kinetische energie, dan gaat de extra arbeid naar potentiële energie (bijv. veerenergie, warmte ect.)
Zwaarte-energie: hierbij veranderd de snelheid of kinetische energie niet, terwijl er wel arbeid is. Spierkracht kan
een vorm van potentiële energie laten toenemen, vaak zwaartekracht.
Als zwaartekracht negatieve arbeid verricht, neemt de zwaarte-energie toe.
Bij positieve arbeid van zwaartekracht is de richting van de verplaatsing omlaag, de zwaarte-energie neemt af.
Veerenergie: de potentiële energie van een ingedrukte veer.
Warmte: ontstaat bij een constante wrijvingskracht uit de arbeid van de wrijvingskracht.
8.1
Op een auto die op een horizontale weg staat werken twee krachten: de zwaartekracht (die trekt de auto naar
beneden) en de normaalkracht van de weg (voorkomt dat de auto naar beneden valt). De auto is niet te verplaatsen
met spierkracht vanwege de weerstandkrachten.
Arbeid: als krachtwerking samen gaat met verplaatsing. Zonder verplaatsing verricht een kracht dus geen arbeid.
De richting van de kracht ten opzichte van de verplaatsing is belangrijk:
- Positieve arbeid: een kracht met dezelfde richting als de verplaatsing.
- Negatieve arbeid: een kracht met een richting tegengesteld aan de verplaatsing.
- Een kracht loodrecht op de verplaatsing verricht geen arbeid.
De grootte van een kracht hangt af van: de grootte, de grootte van de verplaatsing, de richting van de kracht ten
opzichte van de verplaatsing.
In drie situaties kan je cos verwaarlozen in de formule van arbeid.
1. de kracht heeft dezelfde richting als de verplaatsing. a = 0 en cos(a) = 1
2. de richting van de kracht is tegengesteld aan de verplaatsing. a = 180 en cos(a) = -1
3. de richting van de kracht staat loodrecht op de verplaatsing. a = 90 en cos(a) = 0
Arbeid bepalen aan de hand van een (F,s) diagram.
In een Fs diagram is de oppervlakte onder de grafiek gelijk aan hoogte x breedte dus aan F x s.
8.2
Volgens de eerste wet van Newton verandert de snelheid van een voorwerp als er een resulterende kracht op werkt.
Is de richting van de resulterende kracht gelijk aan de richting van de verplaatsing > het voorwerp versnelt.
Is de richting van de resulterende kracht tegengesteld aan de richting van de verplaatsing > het voorwerp vertraagd.
Dus bij positieve arbeid versnelt een voorwerp en bij negatieve arbeid vertraagd een voorwerp.
De verrichtte arbeid hangt dus samen met de verandering van de grootte van de snelheid.
De totale arbeid is gelijk aan de som van de arbeid verricht door afzonderlijke krachten.
Bij een constante snelheid is de kracht en de tegenwerkende krachten gelijk aan elkaar.
Kinetische energie (bewegingsenergie): geeft aan hoeveel energie een bewegend voorwerp heeft. Deze hoeveelheid
hangt af van de massa en snelheid.
Wet van arbeid en kinetische energie: de verandering in kinetische energie is gelijk aan de totale arbeid.
Dit komt overeen met de tweede wet van Newton: als een resulterende kracht op een voorwerp werkt, veranderd
de snelheid van het voorwerp.
Vermogen: de hoeveelheid energie een apparaat per tijdseenheid omzet als je het gebruikt.
Voor een auto geldt: hoe groter het vermogen, hoe groter de arbeid is die de motorkracht kan verrichten in een
bepaalde tijd.
8.3
Als je een berg op fietst moet er meer arbeid worden verricht, deze extra arbeid resulteert zich niet in kinetische
energie, want de snelheid en massa veranderen niet. Als er wel arbeid wordt verricht, maar niet alle arbeid wordt
omgezet in kinetische energie, dan gaat de extra arbeid naar potentiële energie (bijv. veerenergie, warmte ect.)
Zwaarte-energie: hierbij veranderd de snelheid of kinetische energie niet, terwijl er wel arbeid is. Spierkracht kan
een vorm van potentiële energie laten toenemen, vaak zwaartekracht.
Als zwaartekracht negatieve arbeid verricht, neemt de zwaarte-energie toe.
Bij positieve arbeid van zwaartekracht is de richting van de verplaatsing omlaag, de zwaarte-energie neemt af.
Veerenergie: de potentiële energie van een ingedrukte veer.
Warmte: ontstaat bij een constante wrijvingskracht uit de arbeid van de wrijvingskracht.
