Arbeid en vermogen bij kracht en verplaatsing
In deze les leer je arbeid en vermogen berekenen uit kracht, verplaatsing en snelheid. Dat gebruik je bij energieomzettingen en bij het vergelijken van prestaties.
Arbeid is de kracht maal de verplaatsing, in de richting van de kracht. Er geldt W = F·s, met W in joule (J), F in newton (N) en s in meter (m).
Deze formule geldt alleen als de kracht evenwijdig is aan de verplaatsing. Staat de kracht schuin, dan reken je alleen met de component langs de verplaatsing.
Vermogen is de arbeid per seconde. Met P = W/t en W = F·s volgt P = F·v. Het vermogen is dan in watt (W), als F in N en v in m/s staat.
Let op de eenheden. Een snelheid in km/h zet je om naar m/s door te delen door 3,6. Een massa in gram zet je om naar kilogram door te delen door 1000.
Vermogen per kilogram lichaamsgewicht is het vermogen gedeeld door de massa in kilogram. Zo kun je prestaties van verschillende lopers of dieren vergelijken.
Onthoud
Arbeid is W = F·s, alleen bij een kracht evenwijdig aan de verplaatsing.
Vermogen is P = W/t, en bij een constante kracht P = F·v.
Reken snelheden om naar m/s en massa's naar kilogram voordat je invult.
Vermogen per kilogram is P gedeeld door de massa in kg.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Gevraagd is het vermogen van de hamster bij een loopsnelheid van 2,4 km/h, en of dit lager is dan 3 W/kg.
- 1
Zet de snelheid om naar m/s: v = 2,4 / 3,6 = 0,67 m/s.
Veelgemaakte fouten
Een leerling rekent met F·s terwijl de kracht schuin staat. Reken alleen met de component langs de verplaatsing.
Een leerling vult een snelheid in km/h in bij P = F·v. Zet de snelheid eerst om naar m/s door te delen door 3,6.
Een leerling gebruikt de massa in gram bij een berekening per kilogram. Reken eerst om naar kilogram.
Snel checken
Een auto rijdt 100 m langs een weg. De motor levert een constante kracht van 500 N parallel aan de weg. Hoeveel arbeid verricht de motorkracht?
Een kar beweegt met een constante snelheid van 2,0 m/s. De trekkracht is 40 N en staat parallel aan de beweging. Wat is het vermogen van de trekkracht?