Natuurkunde samenvatting H6 + H7 §1 t/m §3
Hoofdstuk 6 Arbeid
§1 Arbeid verrichten
Trekkracht
Bij trekkracht wordt er aan een voorwerp getrokken. Vroeger werd dit vooral gedaan door mensen,
maar tegenwoordig wordt dit gedaan door voertuigen. Bijvoorbeeld een locomotief, een sleepboot,
tractoren etc.
Trekkrachten en tegenwerkende krachten
Om een boomstam te laten bewegen moet de tractor steeds een trekkracht uitoefenen op de stam.
Als de tractor stopt met trekken, zullen tegenwerkende krachten ervoor zorgen dat de stam vrijwel
meteen stil staat.
De belangrijkste tegenwerkende kracht is in dit geval de wrijvingskracht tussen de stam en de weg.
Als je de stam met een constante snelheid wilt verplaatsen, moet de trekkracht even groot zijn als
alle tegenwerkende krachten samen.
De resulterende kracht is dan 0 N de trekkracht en de tegenwerkende krachten heffen elkaar op.
De arbeid berekenen
Als je een voorwerp van de ene naar de andere plaats trekt, verricht je arbeid. De grote van de
verrichte arbeid kun je berekenen met een formule:
oArbeid = kracht x afstand (W = F x s)
Als je de kracht invult in Newton en de afstand in meters, vind je de arbeid in Newton-meter oftewel
Joule.
De arbeid kleiner maken
Als een voorwerp met een constante snelheid beweegt, zijn er altijd krachten die de beweging
tegenwerken. Je kunt die tegenwerkende krachten wel kleiner maken:
- Door een voorwerp te stroomlijnen kun je de luchtweerstand verminderen.
- Door op harde banden over een hard oppervlak te rijden kun je de rolweerstand verminderen.
- Door oppervlakken te smeren die langs elkaar wrijven kun je de wrijvingskracht verkleinen.
§2 Hefwerktuigen
Voorwerpen omhoog hijsen
Je kunt een kist omhoog hijsen door middel van een katrol. De katrol zelf beweegt niet op en neer;
het is een vaste katrol. Als de kist 20 kg weegt moet je 200 N op het touw uitoefen om de kist
omhoog te hijsen. In het begin moet je altijd iets meer kracht verrichten.
De takel
Zware voorwerpen worden omhoog gehesen door een takel. Een takel heeft 1 losse en 1 vaste
katrol. Een losse katrol beweegt wel op en neer.
Als de kist een massa heeft van 20 kg (gewicht is dus 200 N). Toch hoef je maar met een kracht van
100 N aan het touw te trekken. Dat omdat het gewicht van de kist wordt verdeeld over 2 stukken
touw.
Zie aantekening schrift
Winst en verlies
Toch levert een takel niet echt winst op. Als je het touw 0,8 m omlaag trekt, gaat de kist 0,4 m
omhoog. Je hoeft dan wel minder kracht uit te oefen, maar je moet wel meer touw inhalen. Dit is een
gulden regel die geldt voor elk voertuig.
oDe verkleining in kracht is gelijk aan de vergroting van de afstand
1
, De hefboom
Met de hefboom wordt een steen van 900 N opgetild. Je hoeft slechts 300 N aan kracht uit te
oefenen. Als je 60 cm naar beneden duwt gaat de steen maar 20 cm omhoog.
De helling
Hoe kleiner de hellingshoek is, des te kleiner is de kracht en des te groter is de afstand.
§3 Vermogen en rendement
Opgenomen vermogen en nuttige vermogen
Het opgenomen vermogen is gelijk aan de hoeveelheid elektrische energie die een motor opneemt
per seconden. Dit kun je bereken met de formule:
oPop = U x I (U in volt en I in ampère, dan krijg je Pop in Watt)
Het nuttige vermogen is de hoeveelheid arbeid die de motor per seconde verricht. Dit kun je bereken
met de formule:
oPnut = W : t (Als je W invult in Nm en t in sec., vind je Pnut in Watt)
Rendement
oη = (Enut : Eop) x 100% of η = (Pnut : Pop) x 100%
§4 Verbrandingsmotoren
Motoren
Diesel- en benzinemotoren worden verbrandingsmotoren genoemd, omdat er een brandstof in
wordt verbrand. Een verbrandingsmotor heeft dus chemische energie nodig om arbeid te kunnen
verrichten.
De werking van een benzinemotor
2
Hoofdstuk 6 Arbeid
§1 Arbeid verrichten
Trekkracht
Bij trekkracht wordt er aan een voorwerp getrokken. Vroeger werd dit vooral gedaan door mensen,
maar tegenwoordig wordt dit gedaan door voertuigen. Bijvoorbeeld een locomotief, een sleepboot,
tractoren etc.
Trekkrachten en tegenwerkende krachten
Om een boomstam te laten bewegen moet de tractor steeds een trekkracht uitoefenen op de stam.
Als de tractor stopt met trekken, zullen tegenwerkende krachten ervoor zorgen dat de stam vrijwel
meteen stil staat.
De belangrijkste tegenwerkende kracht is in dit geval de wrijvingskracht tussen de stam en de weg.
Als je de stam met een constante snelheid wilt verplaatsen, moet de trekkracht even groot zijn als
alle tegenwerkende krachten samen.
De resulterende kracht is dan 0 N de trekkracht en de tegenwerkende krachten heffen elkaar op.
De arbeid berekenen
Als je een voorwerp van de ene naar de andere plaats trekt, verricht je arbeid. De grote van de
verrichte arbeid kun je berekenen met een formule:
oArbeid = kracht x afstand (W = F x s)
Als je de kracht invult in Newton en de afstand in meters, vind je de arbeid in Newton-meter oftewel
Joule.
De arbeid kleiner maken
Als een voorwerp met een constante snelheid beweegt, zijn er altijd krachten die de beweging
tegenwerken. Je kunt die tegenwerkende krachten wel kleiner maken:
- Door een voorwerp te stroomlijnen kun je de luchtweerstand verminderen.
- Door op harde banden over een hard oppervlak te rijden kun je de rolweerstand verminderen.
- Door oppervlakken te smeren die langs elkaar wrijven kun je de wrijvingskracht verkleinen.
§2 Hefwerktuigen
Voorwerpen omhoog hijsen
Je kunt een kist omhoog hijsen door middel van een katrol. De katrol zelf beweegt niet op en neer;
het is een vaste katrol. Als de kist 20 kg weegt moet je 200 N op het touw uitoefen om de kist
omhoog te hijsen. In het begin moet je altijd iets meer kracht verrichten.
De takel
Zware voorwerpen worden omhoog gehesen door een takel. Een takel heeft 1 losse en 1 vaste
katrol. Een losse katrol beweegt wel op en neer.
Als de kist een massa heeft van 20 kg (gewicht is dus 200 N). Toch hoef je maar met een kracht van
100 N aan het touw te trekken. Dat omdat het gewicht van de kist wordt verdeeld over 2 stukken
touw.
Zie aantekening schrift
Winst en verlies
Toch levert een takel niet echt winst op. Als je het touw 0,8 m omlaag trekt, gaat de kist 0,4 m
omhoog. Je hoeft dan wel minder kracht uit te oefen, maar je moet wel meer touw inhalen. Dit is een
gulden regel die geldt voor elk voertuig.
oDe verkleining in kracht is gelijk aan de vergroting van de afstand
1
, De hefboom
Met de hefboom wordt een steen van 900 N opgetild. Je hoeft slechts 300 N aan kracht uit te
oefenen. Als je 60 cm naar beneden duwt gaat de steen maar 20 cm omhoog.
De helling
Hoe kleiner de hellingshoek is, des te kleiner is de kracht en des te groter is de afstand.
§3 Vermogen en rendement
Opgenomen vermogen en nuttige vermogen
Het opgenomen vermogen is gelijk aan de hoeveelheid elektrische energie die een motor opneemt
per seconden. Dit kun je bereken met de formule:
oPop = U x I (U in volt en I in ampère, dan krijg je Pop in Watt)
Het nuttige vermogen is de hoeveelheid arbeid die de motor per seconde verricht. Dit kun je bereken
met de formule:
oPnut = W : t (Als je W invult in Nm en t in sec., vind je Pnut in Watt)
Rendement
oη = (Enut : Eop) x 100% of η = (Pnut : Pop) x 100%
§4 Verbrandingsmotoren
Motoren
Diesel- en benzinemotoren worden verbrandingsmotoren genoemd, omdat er een brandstof in
wordt verbrand. Een verbrandingsmotor heeft dus chemische energie nodig om arbeid te kunnen
verrichten.
De werking van een benzinemotor
2
