Hoofdstuk Energie p25-36 sleutel PDF

Energie ======= Wat is energie --------------  -----------------------------------------------------------------...

Energie ======= Wat is energie --------------  ----------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Afbeelding met toren, gebouw, pyloon, hemel Automatisch gegenereerde beschrijving  Energievormen ------------- Een voorwerp bezit energie als het in staat is arbeid te leveren Energie (E)is dus de mogelijkheid om arbeid te leveren en wordt ook uitgedrukt in Joule (J) Energie kan voorkomen onder verschillende vormen Enkele voorbeelden: **Chemische energie**: ***Batterijen: batterijen slaan chemische energie op die wordt omgezet in elektrische energie wanneer ze worden gebruikt.*** **Elektrische energie: *Een draaiende ventilator: een ventilator die op elektriciteit werkt, zet elektrische energie om in mechanische energie om de bladen te laten draaien en lucht te verplaatsen.*** **Kinetische energie** (beweging) :een auto die beweegt aan een hoge snelheid kan bij botsing grote vernieling aanrichten, de energie van het systeem wordt daarbij omgezet in een vervorming. **Potentiële** **energie**: een voorwerp dat zich op een bepaalde hoogte in het zwaarteveld bevindt kan in beweging(kinetische energie) komen door te vallen dankzij de zwaartekracht. Een synoniem is **zwaarte-energie of gravitatie-energie**. Schrijf zelf nog enkele energievormen op: ***Thermische energie, stralingsenergie, nucleaire energie\ *** Energie-omzettingen **Energieomzetting** Een elektrisch vuurtje zet elektriciteit om in ***thermische energie (warmte)***\ Een mixer zet elektriciteit om in ***mechanische (kinetische) energie***\ Een motor zet benzine om in ***mechanische (kinetische) energie en thermische energie\ ***Een lamp zet elektriciteit om naar ***licht (stralingsenergie) en thermische energie***\ \...\ \ Alle apparaten zijn energieomzetters.\ Dit wil zeggen: de ene energievorm wordt omgezet naar de andere.  Beschrijf welke energieomzetting er zou moeten gebeuren in bovenstaande tekening: ***Kinetische energie (wind) naar elektrische energie in windmolen naar mechanische (kinetische) energie van de maaimessen van de grasmachine*** Energie kan dus van vorm veranderen. Een energie-omzetting is niet volledig. Bijvoorbeeld In een gloeilamp : Energieomzetting: ***elektrische energie stralingenergie + thermische energie*** Een stofzuiger staat aan. Energieomzetting: ***elektrische energie*** ***kinetische + thermische +geluidenergie*** Er ontstaat warmte. Bij bijna alle energie-omzettingen onstaat wrijvingswarmte of thermische energie. Wet van behoud van energie -------------------------- **Wet van behoud van energie** Bij het verrichten van arbeid wordt geen energie gemaakt en gaat geen energie verloren. Bij het verrichten van arbeid kunnen verschillende vormen van mechanische energie in elkaar worden omgezet. Er onstaat daarbij wrijvingswarmte of thermische energie. We onderzoeken wat er gebeurt met energie wanneer wrijvingskrachten optreden. 1)Je remt met je hand een draaiend fietswiel volledig. Dan oefen je met je hand wrijvingskrachten uit op het wiel. De snelheid van het wiel neemt *toedaalt*. De bewegingsenergie van de band is volledig omgezet in niet-nuttige warmte 2)Tijdens een autoritje wordt de motor warm. In de benzinemotor wordt ***chemische***\ energie omgezet in ***mechanische*** en ***thermische*** energie.\ Wanneer de auto wordt afgeremd tot stilstand wordt alle bewegings-energie omgezet in warmte\ De ontstane warmte verspreid zich in de omgeving en kan niet meer nuttig gebruikt worden. 3)In een kerncentrale wordt kernenergie omgezet in ***elektrische en thermische energie***. De warmte wordt overgedragen aan het koelwater. Het opgewarmde water valt omlaag in de koeltorens. Hierdoor wordt de lucht die onderaan dekoeltorens instroomt opgewarmd. Deze warme vochtige lucht stijgt op en vormt boven de koeltoren een wol. Deze warmte verspreid zich dus ook in de lucht en wordt niet meer opgevangen en omgezet in een andere vorm van nuttige energie.. **Energie kan niet gemaakt of vernietigd worden!!!** In de vorige voorbeelden gaat de ene energievorm over in de andere energievorm. Het verlies van de ene energievorm wordt gecompenseerd met winst van de andere. De totale energie is constant gebleven. Het blijkt dat al de veranderingen die in de wereld plaatsvinden de totale energiehoeveelheid constant blijft. Je kan dit beginsel naar het heelal uitbreiden. Energie kan dus niet gemaakt worden of in het niets verdwijnen. **Energie wordt omgezet van de ene vorm in de andere** er is: BEHOUD VAN ENERGIE! *Woorden als energiecrisis, energiebron, energieverspilling of energieverbruik leiden natuurkundig gezien tot **verwarring**. Toch gebruik je de woorden veel. Dat komt omdat veel energieomzettingen gaan naar een niet bruikbare energievorm. Bijvoorbeeld wrijvingswarmte. Je spreekt dan verkeerdelijk van energieverlies.* Simulatie energieomzetting kinetische, potentiële en thermische energie. ------------------------------------------------------------------------ 1. Ga naar: 2. Kies voor de volgende instellingen: zorg dat je "vertraagde beweging" en "taartdiagram" zeker hebt aangeklikt.  3. Bekijk aandachtig de taartdiagram wanneer de schaatser zich bovenaan de schaatsbaan bevindt. 4. Laat de schaatser een klein stukje naar beneden glijden en klik **vóór de bocht** op pauze. Bekijk aandachtig de taartdiagram. 5. Druk opnieuw op start. Laat de schaatser **tot net na de bocht** naar beneden glijden. Bekijk opnieuw de taartdiagram. 6. Kleur volgende taartdiagrammen correct in. Gebruik hiervoor volgende legende: Potentiële energie blauw -------------------- ------- Kinetische energie groen [\[CHART\]\[CHART\]\[CHART\]]{.chart} 7. Klik op: dezelfde app maar nu op optie "wrijving" 8. Herhaal stap 2 tem 5. Kleur volgende taartdiagrammen correct in: Kleur volgende taartdiagrammen correct in. Gebruik hiervoor volgende legende: Potentiële energie blauw -------------------- ------- Kinetische energie groen Thermische energie Rood  En selecteer staafdiagram:  9. Laat de schaatser bewegen en kijk goed hoe de kinetische energie, potentiële energie en thermische energie verandert. a. Wat gebeurt er met de potentiële energie bij een afdaling? ***Neemt af*** b. Wat gebeurt er met de kinetische energie bij een afdaling? ***Neemt toe*** c. Wat gebeurt er met de thermische energie bij een afdaling? ***Neemt vanaf begin van de bocht toe*** d. Wat gebeurt er met de totale energie bij een afdaling? ***Blijft onveranderd***. e. Wat gebeurt er met de potentiële energie bij een klim? ***Neemt toe*** f. Wat gebeurt er met de kinetische energie bij een klim? ***Neemt af*** g. Wat gebeurt er met de thermische energie bij een klim? ***Neemt toe*** h. Wat gebeurt er met de totale energie bij een klim? ***Blijft onveranderd*** i. Hoe komt het dat de schaatser uiteindelijk stil komt te staan? Gebruik in je antwoord de woorden wrijving, kinetische, potentiële en thermische energie. ***Door de steeds stijgende wrijving nemen de alternerende maxima van de potentiële en kinitesche energie steeds verder af tot ze beiden nul zijn, maw stilstand.*** 10. Heb je tijd over: experimenteer nog even verder met deze instelling (met en zonder wrijving): 4. Arbeid ------ **Kracht uitoefenen** Een **kracht** is een wisselwerking of een interactie tussen twee systemen of voorwerpen. Zo oefent de aarde een kracht uit op alle voorwerpen in haar omgeving, dit noemen we de zwaartekracht. Een persoon kan op de trappers van zijn fiets duwen. Die persoon levert dan spierkracht.  **Wanneer wordt er dan arbeid verricht?** Arbeid is een begrip dat ook vaak in het dagelijkse leven wordt gebruikt. In de fysica is arbeid een grootheid dus iets dat gemeten kan worden met een bepaalde eenheid. **Fysisch** betekent arbeid **Arbeid** is het produkt van kracht en verplaatsing gemeten in de richting van de kracht. Formule **W =F.Δs** uitgedrukt in **Joule** (J) of **Newton**.**meter** (Nm)  -hoe groter de kracht, hoe groter de arbeid -hoe groter de verplaatsing, hoe groter de arbeid Wordt in onderstaande voorbeelden arbeid geleverd? -Je duwt een slede vooruit\ ***Ja. Arbeid wordt geleverd omdat je een kracht uitoefent op de slede en de slede zich in de richting van de kracht verplaatst.*** -Je duwt tegen een bureautafel, de tafel beweegt niet\ ***Nee.Arbeid wordt alleen geleverd als er een verplaatsing is in de richting van de uitgeoefende kracht. Omdat de tafel niet beweegt, is er geen verplaatsing, dus geen arbeid.*** -Je tilt je boekentas op. De boekentas verplaatst zich naar boven\ ***Ja. Arbeid wordt geleverd omdat je een kracht uitoefent (tegen de zwaartekracht in) en de boekentas zich in de richting van die kracht (omhoog) verplaatst.*** -Een gewichtheffer houdt een halter gedurende 5 seconden boven zijn hoofd, verricht hij (fysisch gezien ) dan arbeid of niet ***Nee. Hoewel de gewichtheffer een kracht uitoefent om de halter op zijn plaats te houden, is er geen verplaatsing van de halter. Omdat arbeid vereist dat er verplaatsing is in de richting van de kracht, wordt er in dit geval geen arbeid geleverd.*** **Oefeningen** **Een man met een gewicht van 660 N loopt een heuvel van 200 m hoogte op. Welke arbeid moet hij daarbij leveren?\ W=F.∆x= *660N x 200m = 132000J*** **Een groentenhandelaar moet een kracht van 196 N uitoefenen om zijn wagen in beweging te houden. Welke arbeid heeft hij verricht als hij een weg van 2 km aflegt?\ W=F..∆x = *196N x 2000m = 392000J*** **Hoeveel kracht moet je op een spijker uitoefenen als je erin slaagt die spijker 2,0 cm in de muur te boren met een arbeid van 1,0 J?** **W=F. ∆x *dus F = W/∆x = 1.0J/0.02m = 50N*** **\ ****Ga bij elke figuur na of er arbeid verricht wordt door de kracht die getekend is**  ***1) Nee (geen verplaatsing)*** ***2) Ja*** ***3) Nee (geen verplaatsing)*** ***4) Ja*** **Vul in met juist of fout:** ***Juist*** Een gewichtheffer die een halter niet kan opheffen verricht geen arbeid. ***Juist*** Men levert arbeid op een auto als men hem duwt enkel en alleen als hij ook in beweging komt. ***Fout*** Ze oefenen alle drie dezelfde arbeid uit. ***Fout*** Enkel de eerste twee oefenen een kracht uit.