In deze natuurkunde uitlegvideo behandelen we de wet van behoud van energie. Eerst bespreken we de concepten en gevolgen van deze wet. Vervolgens bespreken we de toepassingen van deze wet. Hierbij komt een korte voorbeeldopgave aan bod. Tot slot behandelen we nog veerenergie en kinetische energie met het oog op deze wet.
2. Wet van behoud van energie
Gegeven door:
Felix Kuyken
Beschrijving
Begrippen
Examenvragen
Gesloten systeem
Een systeem dat geen interactie met zijn omgeving heeft.
Wet van behoud van energie
Natuurkindige wet die stelt dat de totale energie in een gesloten systeem gelijk blijft.
Energie
Een fysische grootheid die uitdrukt in hoeverre een systeem arbeid kan verrichten of warmte kan produceren. De eenheid van energie is Joule
Energiebalans
Geeft de verhouding weer tussen de energie die ergens ingestopt wordt en de energie die het oplevert
Evenwichtsstand
De positie die het bewegende object zou innemen als het niet bewoog
Kinetische energie
Een voorwerp dat beweegt heeft energie: kinetische energie of bewegingsenergie (symbool: 𝐸k). De kinetische energie van een voorwerp hangt af van de massa en de snelheid van het voorwerp: 𝑬k = 𝟏 𝟐 ∙ 𝒎 ∙ 𝒗^𝟐 . In deze formule is 𝐸k de kinetische energie (in J), 𝑚 de massa (in kg) en 𝑣 de snelheid (in m/s) van het voorwerp
Massa
Een natuurkundige grootheid die de hoeveelheid van iets aangeeft. Het wordt uitgedrukt in kilogram
Uitwijking
Een bepaalde afstand vanaf het evenwichtspunt. Symbool is ‘u’, gemeten in meters
Veerenergie
Een vorm van potentiële energie, die van toepassing kan zijn bij voorwerpen die elastisch kunnen vervormen
Zwaarte-energie
Een voorwerp dat is opgetild heeft energie: zwaarte-energie. De zwaartekracht zorgt er bij het vallen voordat het voorwerp versnelt: een snelheid, en dus kinetische energie krijgt. De zwaarte-energie van een voorwerp hangt af van de massa en de hoogte van het voorwerp: 𝑬𝐳 = 𝒎 ∙ 𝒈 ∙ 𝒉. In deze formule is 𝐸z de zwaarte-energie (in J), 𝑚 de massa (in kg) en ℎ de hoogte (in m) van het voorwerp boven de grond. De valversnelling 𝑔 is 9,81 m/s^2 (op aarde)
In juni 2011 werd het wereldrecord figuur 1 blobspringen verbeterd door Reto Zimmerli. Links sprong een groep van drie personen tegelijk van een hoge toren. Ze landden op het uiteinde van een met lucht gevulde zak op het water, de blob. Hierdoor werd Zimmerli, die diep weggezakt in het andere uiteinde van de blob lag te wachten, de lucht in geschoten.
De groep van drie personen met een gezamenlijke massa van 300 kg viel over een afstand van 9,9 m omlaag. Zimmerli heeft een massa van 80 kg.
Bereken de hoogte die Zimmerli maximaal had kunnen bereiken als alle energieverliezen verwaarloosd mogen worden.
Volgens de wet van behoud van energie wordt de zwaarte-energie die de groep heeft volledig overgedragen aan Zimmerli. De zwaarte energie van de groep is Ez = mgh = 300 * 9,81 * 9,1 = 2,9*10^4J. Om de hoogte van Zimmerli te bepalen gebruiken we nogmaals de zwaarte-energie omgeschreven naar hoogte. h = Ez/(m*g) = 2.9*10^4 /(9,81*80) = 37m
Vergeet niet dat we hier de massa van Zimmerli (80kg) gebruiken in plaats van de massa van de groep die bij de eerste berekening werd gebruikt.
B1. Kracht en beweging
B2: Energieomzettingen
1. Energie
2. Wet van behoud van energie
3. Arbeid
4. De wet van behoud van energie (opgaven)
5. Mechanische energievormen (opgaven)
6. Arbeid (opgaven)
7. Rendement
