8 Sport en verkeer
Arbeid, energie en vermogen | havo
Uitwerkingen basisboek
8.1 INTRODUCTIE
1 [W] Voorkennistest
2
a De snelheid is constant, de nettokracht is nul, dus de luchtweerstand is even groot als
de zwaartekracht.
b
c Er is een grote vertraging, maar er is tijd nodig om de snelheid te laten dalen.
d In korte tijd verandert de snelheid veel, dus de versnelling is groot en de kracht ook.
e Uit blijkt dat als de snelheid 10 x zo klein wordt, dat k dan 100 keer zo
groot moet worden. De factor k is dus met een factor 100 toegenomen.
f Groter, want de nettokracht is omhoog.
3
a De luchtweerstand en de rolweerstand
b De glijwrijving, want die kracht heb je nodig om af te zetten tegen het wegdek.
c De rolweerstand en de glijwrijving
4
a dus
b 6,5 A·h betekent dat de accu het bij een stroomsterkte van 6,5 ampère 1 uur zal doen.
De opgeslagen energie is dus .
c De energie in de accu is veel kleiner dan de energie in de tank.
d
e De accu’s van elektrische auto’s moeten alle energie leveren, de accu’s van hybride
auto’s worden alleen gebruikt om tijdelijk energie op te slaan.
8.2 ENERGIE VOOR BEWEGEN
5 [W] Experiment: Warmte bij vallen
6 Waar of niet waar?
a Niet waar: Om een beweging in stand te houden is er toevoer van energie nodig als er
wrijvingskrachten werken.
b Meestal waar, maar niet bij bijvoorbeeld satellieten
c Niet waar: Luchtweerstand zet beweging om in warmte.
d Niet waar: De eenheid van verbrandingswarmte is joule/kg of joule/m³.
e Niet waar: Een hoger rendement zorgt voor een lager brandstofverbruik.
f Niet waar: Bij een rendement van 25% wordt een kwart van de energie gebruikt voor
het bewegen.
7
a Bij een satelliet zijn er geen wrijvingskrachten.
b Het lichtspoor ontstaat doordat de lucht heel heet wordt.
c De zwaartekracht, deze zet hoogte energie om in bewegingsenergie en de
luchtweerstand, deze zet bewegingsenergie om in warmte.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 19
, d Die van de luchtweerstand, want de meteoor verliest veel snelheid in de dampkring,
dus de luchtweerstand is veel groter dan de zwaartekracht.
8
a De remmen worden warm.
b Het metaal mag niet te warm worden. Bij een groot oppervlak kan er meer warmte aan
de omgeving worden afgestaan.
c Handen wrijven.
d Anders verbrandt het in de dampkring.
9
a Een batterij en benzine
b In een trein wordt de energie aangevoerd via de bovenleidingen, bij een auto kan dat
niet.
c Hoeveel energie er per m³ vrijkomt bij verbranding.
10
a Dan is er weinig brandstof nodig.
b De rest van de toegevoerde energie wordt omgezet in warmte.
c De elektrische energie kan bijvoorbeeld met windmolens of zonnepanelen
geproduceerd zijn.
d De elektrische energie moet duurzaam geproduceerd zijn.
11
a Een groot deel van de spierenergie wordt rechtstreeks omgezet in warmte.
b Door wrijvingskrachten wordt de bewegingsenergie omgezet in warmte.
c Door de rijwind koel je af.
12
a De arbeid hangt af van de grootte van de kracht en van de verplaatsing.
b Voor beide factoren is dat evenredig.
c Arbeid = kracht x verplaatsing
13 Eigen antwoord
14 Arbeid (W) in newton·meter (N·m) of joule (J) is de hoeveelheid energie die door een
kracht wordt omgezet voor een beweging. De arbeid is te berekenen met W = F·s waarbij
de kracht (F) in newton (N) en de verplaatsing s in meter (m) dezelfde of tegengestelde
richting hebben.
Bij een energieomzetting wordt de ene soort energie omgezet in een andere energiesoort.
Bij het verbranden van een brandstof wordt chemische energie (Ech, in J) omgezet in
warmte. De chemische energie is te berekenen met waarbij rv de
3 3
verbrandingswarmte (in J/m ) is en V het volume van de brandstof (in m ) of met
waarbij rm de verbrandingswarmte (in J/kg) is en m het volume van de
brandstof (in kg).
Het rendement (η) geeft aan welk gedeelte van omgezette (chemische) energie in de
motor wordt omgezet in arbeid: .
15
A Geen krachten, er wordt ook geen arbeid verricht.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 2 van 19
, B Rolweerstand, luchtweerstand en voorwaartse kracht. Alle krachten verrichten arbeid.
C Duwkracht en schuifwrijving. Geen arbeid.
D Zwaartekracht en spankracht. Beide krachten verrichten arbeid.
E Zwaartekracht en spankracht. Geen arbeid.
F Zwaartekracht en spankracht. Beide krachten verrichten arbeid.
G Alleen zwaartekracht, die verricht arbeid.
16 In het diagram van figuur 13 zie je dat de tegenwerkende kracht uit twee delen bestaat: de
constante rolwrijving (of glijwrijving bij bijvoorbeeld schaatsen) en de luchtwrijving die
kwadratisch met de snelheid toeneemt. In figuur 13 is de rolwrijving 200 N.
17
a Drie keer zo groot
b Zes keer zo groot
c De luchtweerstand en de rolweerstand
d Zwaartekracht
18
a is de nuttige energie (arbeid), en is ook de arbeid.
b Nee, bij een hogere snelheid moet Fvw groter zijn, dus de arbeid ook.
c De verbrandingswarmte, als die toeneemt neemt het brandstofverbruik af.
Het rendement van de motor, als dat toeneemt neemt het brandstofverbruik af.
De rolweerstand en de luchtweerstand, als die toenemen neemt het brandstofverbruik
toe.
De massa van de auto, als die toeneemt neemt het brandstofverbruik toe.
19
20
21
22
a .
b .
c .
23
a
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 3 van 19
Arbeid, energie en vermogen | havo
Uitwerkingen basisboek
8.1 INTRODUCTIE
1 [W] Voorkennistest
2
a De snelheid is constant, de nettokracht is nul, dus de luchtweerstand is even groot als
de zwaartekracht.
b
c Er is een grote vertraging, maar er is tijd nodig om de snelheid te laten dalen.
d In korte tijd verandert de snelheid veel, dus de versnelling is groot en de kracht ook.
e Uit blijkt dat als de snelheid 10 x zo klein wordt, dat k dan 100 keer zo
groot moet worden. De factor k is dus met een factor 100 toegenomen.
f Groter, want de nettokracht is omhoog.
3
a De luchtweerstand en de rolweerstand
b De glijwrijving, want die kracht heb je nodig om af te zetten tegen het wegdek.
c De rolweerstand en de glijwrijving
4
a dus
b 6,5 A·h betekent dat de accu het bij een stroomsterkte van 6,5 ampère 1 uur zal doen.
De opgeslagen energie is dus .
c De energie in de accu is veel kleiner dan de energie in de tank.
d
e De accu’s van elektrische auto’s moeten alle energie leveren, de accu’s van hybride
auto’s worden alleen gebruikt om tijdelijk energie op te slaan.
8.2 ENERGIE VOOR BEWEGEN
5 [W] Experiment: Warmte bij vallen
6 Waar of niet waar?
a Niet waar: Om een beweging in stand te houden is er toevoer van energie nodig als er
wrijvingskrachten werken.
b Meestal waar, maar niet bij bijvoorbeeld satellieten
c Niet waar: Luchtweerstand zet beweging om in warmte.
d Niet waar: De eenheid van verbrandingswarmte is joule/kg of joule/m³.
e Niet waar: Een hoger rendement zorgt voor een lager brandstofverbruik.
f Niet waar: Bij een rendement van 25% wordt een kwart van de energie gebruikt voor
het bewegen.
7
a Bij een satelliet zijn er geen wrijvingskrachten.
b Het lichtspoor ontstaat doordat de lucht heel heet wordt.
c De zwaartekracht, deze zet hoogte energie om in bewegingsenergie en de
luchtweerstand, deze zet bewegingsenergie om in warmte.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 19
, d Die van de luchtweerstand, want de meteoor verliest veel snelheid in de dampkring,
dus de luchtweerstand is veel groter dan de zwaartekracht.
8
a De remmen worden warm.
b Het metaal mag niet te warm worden. Bij een groot oppervlak kan er meer warmte aan
de omgeving worden afgestaan.
c Handen wrijven.
d Anders verbrandt het in de dampkring.
9
a Een batterij en benzine
b In een trein wordt de energie aangevoerd via de bovenleidingen, bij een auto kan dat
niet.
c Hoeveel energie er per m³ vrijkomt bij verbranding.
10
a Dan is er weinig brandstof nodig.
b De rest van de toegevoerde energie wordt omgezet in warmte.
c De elektrische energie kan bijvoorbeeld met windmolens of zonnepanelen
geproduceerd zijn.
d De elektrische energie moet duurzaam geproduceerd zijn.
11
a Een groot deel van de spierenergie wordt rechtstreeks omgezet in warmte.
b Door wrijvingskrachten wordt de bewegingsenergie omgezet in warmte.
c Door de rijwind koel je af.
12
a De arbeid hangt af van de grootte van de kracht en van de verplaatsing.
b Voor beide factoren is dat evenredig.
c Arbeid = kracht x verplaatsing
13 Eigen antwoord
14 Arbeid (W) in newton·meter (N·m) of joule (J) is de hoeveelheid energie die door een
kracht wordt omgezet voor een beweging. De arbeid is te berekenen met W = F·s waarbij
de kracht (F) in newton (N) en de verplaatsing s in meter (m) dezelfde of tegengestelde
richting hebben.
Bij een energieomzetting wordt de ene soort energie omgezet in een andere energiesoort.
Bij het verbranden van een brandstof wordt chemische energie (Ech, in J) omgezet in
warmte. De chemische energie is te berekenen met waarbij rv de
3 3
verbrandingswarmte (in J/m ) is en V het volume van de brandstof (in m ) of met
waarbij rm de verbrandingswarmte (in J/kg) is en m het volume van de
brandstof (in kg).
Het rendement (η) geeft aan welk gedeelte van omgezette (chemische) energie in de
motor wordt omgezet in arbeid: .
15
A Geen krachten, er wordt ook geen arbeid verricht.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 2 van 19
, B Rolweerstand, luchtweerstand en voorwaartse kracht. Alle krachten verrichten arbeid.
C Duwkracht en schuifwrijving. Geen arbeid.
D Zwaartekracht en spankracht. Beide krachten verrichten arbeid.
E Zwaartekracht en spankracht. Geen arbeid.
F Zwaartekracht en spankracht. Beide krachten verrichten arbeid.
G Alleen zwaartekracht, die verricht arbeid.
16 In het diagram van figuur 13 zie je dat de tegenwerkende kracht uit twee delen bestaat: de
constante rolwrijving (of glijwrijving bij bijvoorbeeld schaatsen) en de luchtwrijving die
kwadratisch met de snelheid toeneemt. In figuur 13 is de rolwrijving 200 N.
17
a Drie keer zo groot
b Zes keer zo groot
c De luchtweerstand en de rolweerstand
d Zwaartekracht
18
a is de nuttige energie (arbeid), en is ook de arbeid.
b Nee, bij een hogere snelheid moet Fvw groter zijn, dus de arbeid ook.
c De verbrandingswarmte, als die toeneemt neemt het brandstofverbruik af.
Het rendement van de motor, als dat toeneemt neemt het brandstofverbruik af.
De rolweerstand en de luchtweerstand, als die toenemen neemt het brandstofverbruik
toe.
De massa van de auto, als die toeneemt neemt het brandstofverbruik toe.
19
20
21
22
a .
b .
c .
23
a
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 3 van 19
