Energieomzettingen bij vallen, wrijving en worp
In deze les leer je energieomzettingen beschrijven bij vallende en geworpen voorwerpen. Je leert ook hoe wrijving energie omzet in warmte, en waarom dat in het verkeer telt.
Energie gaat nooit verloren. Volgens de wet van behoud van energie blijft de totale energie in een afgesloten systeem gelijk. Energie verandert alleen van vorm.
Bij een vrije val zet zwaarte-energie zich om in kinetische energie. Hoe lager het voorwerp komt, hoe minder zwaarte-energie het heeft. Die energie wordt snelheid, dus het voorwerp beweegt steeds sneller.
Bij een valbeweging met wrijving gaat een deel van de energie naar warmte. De wrijvingskracht verricht wrijvingsarbeid. Deze arbeid is negatief, want de kracht werkt tegen de beweging in. Daardoor is de kinetische energie kleiner dan zonder wrijving.
Bij een verticale worp gaat het andersom. Kinetische energie wordt zwaarte-energie terwijl het voorwerp omhoog gaat. Op het hoogste punt is de kinetische energie nul. Bij de terugval zet zwaarte-energie zich weer om in kinetische energie.
De arbeid van de resulterende kracht bepaalt de verandering van de kinetische energie. Zo werkt de relatie tussen arbeid en kinetische energie. In het verkeer en bij de bewegende mens gaat energie vaak verloren als warmte. Remmen zet kinetische energie om in warmte in de remmen en de banden.
Onthoud
Energie gaat nooit verloren, alleen de vorm verandert.
Bij een vrije val wordt zwaarte-energie omgezet in kinetische energie.
Wrijvingsarbeid zet energie om in warmte en verkleint de kinetische energie.
De arbeid van de resulterende kracht is gelijk aan de verandering van de kinetische energie.
In het verkeer gaat bij remmen veel kinetische energie verloren als warmte.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Waarom kan de accu aan het eind van fase 3 voller zijn dan aan het begin van fase 1? Gebruik figuur 1.
- 1
Tijdens het vullen in fase 2 neemt de massa van de truck toe door het water.
Veelgemaakte fouten
Veel leerlingen zeggen dat energie verdwijnt bij wrijving; beter is te zeggen dat de energie overgaat in warmte.
Leerlingen vergeten de massa of de hoogte bij zwaarte-energie; reken daarom altijd met Ez = m·g·h.
Leerlingen zien de wrijvingskracht als energiebron; beter is het als kracht die arbeid verricht en energie wegneemt.
Snel checken
Een bal valt vrij van 5 m hoogte. Welke energieomzetting vindt plaats tijdens de val?
Een blok glijdt met wrijving van een helling af. Wat geldt voor de totale energie van het blok en de omgeving?