Hoofdstuk 8 Arbeid en Energie
De belangrijkste formules:
Arbeid:
Wet van behoud van arbeid en kinetische energie:
Kinetische energie:
Zwaarte-energie:
Warmte door wrijvingskracht:
Rendement:
Vermogen:
Wet van behoud van energie:
,Paragraaf 1: Arbeid
Een kracht oefent arbeid uit op een voorwerp als er een gemiddelde kracht op het
voorwerp werkt en het voorwerp zich over een bepaalde afstand verplaatst.
Als er een kracht F op het voorwerp werkt en dit voorwerp een afstand s verplaatst,
dan zeggen we dat deze kracht een arbeid uitoefent op het voorwerp
De arbeid (W) in Joule is te berekenen door de kracht (F) in N te vermenigvuldigen
met de afstand (s) in m en de cos van hoek tussen de twee krachten.
De arbeid kan nul zijn als de kracht nul is of de afstand nul is. Als we een zwaar
voorwerp stil in onze handen houden, is de arbeid nul, omdat er geen verplaatsing is.
Er is in dit geval wel een kracht die op het voorwerp uitgeoefend wordt, maar er is
geen arbeid.
Situatie 1: Een blok wordt met een constante snelheid* vooruitgeduwd.
*Volgens de eerste wet van Newton is de voorwaartse kracht van het voorwerp gelijk
aan de wrijvingskracht op het voorwerp
Arbeid met de bewegingsrichting mee
is positief.
Arbeid tegen de bewegingsrichting in
is negatief.
Arbeid door Fspier:
Beweegt een voorwerp horizontaal dan is de arbeid te berekenen door de kracht (F)
in N te vermenigvuldigen met de afstand (s) in m. Omdat de hoek tussen de kracht
en de bewegingsrichting is gelijk aan 0 graden. De cosinus van 0 graden geeft 1.
, Arbeid door Fz en Fn:
Behalve de spierkracht werken ook de normaalkracht en de zwaartekracht op het
voorwerp. Deze twee krachten staan loodrecht op de bewegingsrichting. De hoek
tussen de kracht en de bewegingsrichting (de spierkracht) is 90 graden. De cosinus
van 90 graden geeft 0. De arbeid door de zwaartekracht en normaalkracht is dan nul.
Arbeid door de Fw:
Verder werkt er ook nog een wrijvingskracht op het voorwerp. De hoek tussen de
wrijvingskracht en de bewegingsrichting (spierkracht) is 180 graden. De cosinus van
180 graden geeft -1. De arbeid door de wrijvingskracht is dus tegengesteld aan de
bewegingsrichting.
De arbeid die een kracht verricht hangt dus af van de hellingshoek (a). In het
algemeen geldt:
0 graden ≤ a <90 graden. De arbeid verricht door de kracht is positief.
90 graden< a ≤180 graden. De arbeid verricht door de kracht is negatief.
a = 90 graden. De arbeid is nul. De richting van de kracht staat dan loodrecht
op de bewegingsrichting van het voorwerp.
De belangrijkste formules:
Arbeid:
Wet van behoud van arbeid en kinetische energie:
Kinetische energie:
Zwaarte-energie:
Warmte door wrijvingskracht:
Rendement:
Vermogen:
Wet van behoud van energie:
,Paragraaf 1: Arbeid
Een kracht oefent arbeid uit op een voorwerp als er een gemiddelde kracht op het
voorwerp werkt en het voorwerp zich over een bepaalde afstand verplaatst.
Als er een kracht F op het voorwerp werkt en dit voorwerp een afstand s verplaatst,
dan zeggen we dat deze kracht een arbeid uitoefent op het voorwerp
De arbeid (W) in Joule is te berekenen door de kracht (F) in N te vermenigvuldigen
met de afstand (s) in m en de cos van hoek tussen de twee krachten.
De arbeid kan nul zijn als de kracht nul is of de afstand nul is. Als we een zwaar
voorwerp stil in onze handen houden, is de arbeid nul, omdat er geen verplaatsing is.
Er is in dit geval wel een kracht die op het voorwerp uitgeoefend wordt, maar er is
geen arbeid.
Situatie 1: Een blok wordt met een constante snelheid* vooruitgeduwd.
*Volgens de eerste wet van Newton is de voorwaartse kracht van het voorwerp gelijk
aan de wrijvingskracht op het voorwerp
Arbeid met de bewegingsrichting mee
is positief.
Arbeid tegen de bewegingsrichting in
is negatief.
Arbeid door Fspier:
Beweegt een voorwerp horizontaal dan is de arbeid te berekenen door de kracht (F)
in N te vermenigvuldigen met de afstand (s) in m. Omdat de hoek tussen de kracht
en de bewegingsrichting is gelijk aan 0 graden. De cosinus van 0 graden geeft 1.
, Arbeid door Fz en Fn:
Behalve de spierkracht werken ook de normaalkracht en de zwaartekracht op het
voorwerp. Deze twee krachten staan loodrecht op de bewegingsrichting. De hoek
tussen de kracht en de bewegingsrichting (de spierkracht) is 90 graden. De cosinus
van 90 graden geeft 0. De arbeid door de zwaartekracht en normaalkracht is dan nul.
Arbeid door de Fw:
Verder werkt er ook nog een wrijvingskracht op het voorwerp. De hoek tussen de
wrijvingskracht en de bewegingsrichting (spierkracht) is 180 graden. De cosinus van
180 graden geeft -1. De arbeid door de wrijvingskracht is dus tegengesteld aan de
bewegingsrichting.
De arbeid die een kracht verricht hangt dus af van de hellingshoek (a). In het
algemeen geldt:
0 graden ≤ a <90 graden. De arbeid verricht door de kracht is positief.
90 graden< a ≤180 graden. De arbeid verricht door de kracht is negatief.
a = 90 graden. De arbeid is nul. De richting van de kracht staat dan loodrecht
op de bewegingsrichting van het voorwerp.
