Hoofdstuk 9.1
Verschillende soorten krachten:
- Spankracht→ reactiekracht, dus ontstaat door andere kracht. De reactiekracht is altijd even groot
als en tegengesteld gericht aan de actiekracht (derde wet van Newton).
- Normaalkracht → reactiekracht, dus ontstaat door andere kracht. De reactiekracht is altijd even
groot als en tegengesteld gericht aan de actiekracht (derde wet van Newton).
- Zwaartekracht:
➔ Fz = m x g, waarbij m de massa is (kg) en g de valversnelling (9,81m/s2/ N/kg) is.
- Veerkracht:
➔ Fv= C x u, waarbij C de veerconstante (N/m) en u de uitrekking (m) is.
- Schuifwrijvingskracht:
➔ Fx,smax= f x Fn, waarbij f een constante en Fn (N) de normaalkracht is.
- Luchtweerstand:
1
➔ Fw,l= Cw x p x A x v2, waarbij Cw de luchtweerstandscoefficiënt, p de dichtheid van de lucht, A
2
frontale oppervlak van het voorwerp (m2) en v de snelheid (m/s) is. Omdat Cw, p en A vaak niet
1
veranderen, wordt de formule weergegeven als: Fw,l = k x v2, waarbij k= Cw x p x A
2
De eerste wet van Newton:
➔ Bij een constante snelheid is de voorwaartse kracht even groot als de tegenwerkende kracht, dus
de resulterende kracht (nettokracht) is nul. Er is evenwicht van krachten.
Verbrandingswarmte → De warmte die bij verbranding per liter of kg vrijkomt.
➔ Bij vloeistoffen wordt het uitgedrukt in J/L of J/m 3.
➔ Bij vaste stoffen wordt het uitgedrukt in J/kg.
De elektrische energie die je uit batterijen/ accu’s kunt halen is daarin opgeslagen als chemische energie.
De capaciteit van een accu (maximaal opgeslagen energie) druk je uit in J, MJ, Wh, KWh of Ah/ mAh,
waarbij de capaciteit aangeeft hoelang de accu een bepaalde stroomsterkte kan leveren (Bijv: 1200 mAh
→ 2 uur een stroomsterkte van 600 mA).
Rendement→ geeft aan hoeveel procent van de energie nuttig wordt gebruikt (percentage van de energie
dat gebruikt wordt voor arbeid). Niet alle elektrische energie wordt omgezet in nuttige energie, een deel
gaat verloren als warmte. De nuttige energie is de arbeid die geleverd wordt. Geeft het weer als een
percentage (of als vermenigvuldigingsfactor), beide eenheden in de formule zijn in joule:
Hoofdstuk 9.2
Door wrijvingskrachten gaat er bewegingsenergie verloren, die moet worden aangevuld om de snelheid
constant te houden. Bij energie vindt er altijd energieomzetting plaats: bewegingsenergie wordt
bijvoorbeeld omgezet in een andere soort energie: warmte.
Er ontstaat bij wrijving warmte. Hierbij verricht de wrijvingskracht arbeid tegen de bewegingsrichting in.
Krachten kunnen alleen arbeid verrichten als er sprake is van een beweging. Daarbij wordt energie
omgezet. Wrijvingsarbeid → de omzetting van bewegingsenergie in warmte door wrijving.
Als een auto met constante snelheid over een horizontale weg rijdt, is de resulterende kracht nul. De
voorwaartse kracht van de motor is gelijk aan de tegenwerkende krachten (luchtweerstand en
rolweerstand). De bewegingsenergie is in dit geval constant, omdat de snelheid niet verandert. De energie
, die de motor levert (positieve arbeid) is even groot als het verlies aan energie door wrijvingskrachten
(warmte/ negatieve arbeid). Voor dit voertuig geldt:
Σ Ein = Σ Euit
- Σ betekent ‘tel op.’
- Σ Ein is de energie (in J) die het voertuig krijgt door de arbeid van de motor.
- Σ Euit is de energie die het voertuig als warmte aan de omgeving verliest door wrijvingsarbeid.
Ontwerpers maken zuinigere auto’s (beter voor het milieu en goedkoper in gebruik) door:
- Een betere stroomlijn, zodat de tegenwerkende luchtweerstand kleiner wordt.
- Gebruik van lichtere materialen, zodat versnellen minder energie kost en de rolweerstand ook
kleiner is.
- Een efficiëntere motor te ontwikkelen.
Bij de productie van elektrische energie komen er ook schadelijke stoffen vrij en gaat veel energie verloren
in de vorm van warmte, omdat de productie plaatsvindt in kolen- of gastcentrales.
Arbeid → hoeveelheid energie die door een kracht wordt omgezet bij beweging. Een kracht verricht alleen
arbeid als het voorwerp waarop de kracht (of component ervan) werkt beweegt. De arbeid is evenredig
met de kracht en afstand:
W=Fxs
- W is de arbeid die een kracht verricht (in J). Uit de formule volgt de eenheid Nm, maar deze
eenheid wordt de joule genoemd.
- F is de kracht (in N).
- S is de verplaatsing van het voorwerp waarop de kracht werkt (in m).
Bij een kracht die schuin op de verplaatsing werkt geldt:
W = F x s x cos(a) waarbij a de hoek is tussen de kracht en de bewegingsrichting.
De kracht verricht positieve arbeid op het voorwerp → de (component van de) nettokracht op een
bewegend voorwerp is naar voren gericht, waardoor de arbeid zorgt voor een toename van de
bewegingsenergie van het voorwerp.
De kracht verricht negatieve arbeid op het voorwerp → de (component van de) nettokracht tegengesteld
gericht is aan de beweging van het voorwerp, waardoor er bewegingsenergie aan het voorwerp wordt
onttrokken.
In een brandstof is chemische energie opgeslagen. De verbrandingswarmte → hoeveelheid energie die bij
omzetting als warmte vrijkomt per kilogram, per liter of per m 3 brandstof. Formules die gelden:
Ech = rv x V
- Ech is de chemische energie in de brandstof (in J).
- Rv is de verbrandingswarmte van die brandstof (J/m3).
- V is het volume van die brandstof (m 3).
Ech = rm x m
- Rm is de verbrandingswarmte (in J/kg).
- M is de massa van de brandstof (in kg).
De capaciteit van een accu kan worden weergegeven als energie (Wh/ kWh) of als totale stroom (mAh/
Ah):
Verschillende soorten krachten:
- Spankracht→ reactiekracht, dus ontstaat door andere kracht. De reactiekracht is altijd even groot
als en tegengesteld gericht aan de actiekracht (derde wet van Newton).
- Normaalkracht → reactiekracht, dus ontstaat door andere kracht. De reactiekracht is altijd even
groot als en tegengesteld gericht aan de actiekracht (derde wet van Newton).
- Zwaartekracht:
➔ Fz = m x g, waarbij m de massa is (kg) en g de valversnelling (9,81m/s2/ N/kg) is.
- Veerkracht:
➔ Fv= C x u, waarbij C de veerconstante (N/m) en u de uitrekking (m) is.
- Schuifwrijvingskracht:
➔ Fx,smax= f x Fn, waarbij f een constante en Fn (N) de normaalkracht is.
- Luchtweerstand:
1
➔ Fw,l= Cw x p x A x v2, waarbij Cw de luchtweerstandscoefficiënt, p de dichtheid van de lucht, A
2
frontale oppervlak van het voorwerp (m2) en v de snelheid (m/s) is. Omdat Cw, p en A vaak niet
1
veranderen, wordt de formule weergegeven als: Fw,l = k x v2, waarbij k= Cw x p x A
2
De eerste wet van Newton:
➔ Bij een constante snelheid is de voorwaartse kracht even groot als de tegenwerkende kracht, dus
de resulterende kracht (nettokracht) is nul. Er is evenwicht van krachten.
Verbrandingswarmte → De warmte die bij verbranding per liter of kg vrijkomt.
➔ Bij vloeistoffen wordt het uitgedrukt in J/L of J/m 3.
➔ Bij vaste stoffen wordt het uitgedrukt in J/kg.
De elektrische energie die je uit batterijen/ accu’s kunt halen is daarin opgeslagen als chemische energie.
De capaciteit van een accu (maximaal opgeslagen energie) druk je uit in J, MJ, Wh, KWh of Ah/ mAh,
waarbij de capaciteit aangeeft hoelang de accu een bepaalde stroomsterkte kan leveren (Bijv: 1200 mAh
→ 2 uur een stroomsterkte van 600 mA).
Rendement→ geeft aan hoeveel procent van de energie nuttig wordt gebruikt (percentage van de energie
dat gebruikt wordt voor arbeid). Niet alle elektrische energie wordt omgezet in nuttige energie, een deel
gaat verloren als warmte. De nuttige energie is de arbeid die geleverd wordt. Geeft het weer als een
percentage (of als vermenigvuldigingsfactor), beide eenheden in de formule zijn in joule:
Hoofdstuk 9.2
Door wrijvingskrachten gaat er bewegingsenergie verloren, die moet worden aangevuld om de snelheid
constant te houden. Bij energie vindt er altijd energieomzetting plaats: bewegingsenergie wordt
bijvoorbeeld omgezet in een andere soort energie: warmte.
Er ontstaat bij wrijving warmte. Hierbij verricht de wrijvingskracht arbeid tegen de bewegingsrichting in.
Krachten kunnen alleen arbeid verrichten als er sprake is van een beweging. Daarbij wordt energie
omgezet. Wrijvingsarbeid → de omzetting van bewegingsenergie in warmte door wrijving.
Als een auto met constante snelheid over een horizontale weg rijdt, is de resulterende kracht nul. De
voorwaartse kracht van de motor is gelijk aan de tegenwerkende krachten (luchtweerstand en
rolweerstand). De bewegingsenergie is in dit geval constant, omdat de snelheid niet verandert. De energie
, die de motor levert (positieve arbeid) is even groot als het verlies aan energie door wrijvingskrachten
(warmte/ negatieve arbeid). Voor dit voertuig geldt:
Σ Ein = Σ Euit
- Σ betekent ‘tel op.’
- Σ Ein is de energie (in J) die het voertuig krijgt door de arbeid van de motor.
- Σ Euit is de energie die het voertuig als warmte aan de omgeving verliest door wrijvingsarbeid.
Ontwerpers maken zuinigere auto’s (beter voor het milieu en goedkoper in gebruik) door:
- Een betere stroomlijn, zodat de tegenwerkende luchtweerstand kleiner wordt.
- Gebruik van lichtere materialen, zodat versnellen minder energie kost en de rolweerstand ook
kleiner is.
- Een efficiëntere motor te ontwikkelen.
Bij de productie van elektrische energie komen er ook schadelijke stoffen vrij en gaat veel energie verloren
in de vorm van warmte, omdat de productie plaatsvindt in kolen- of gastcentrales.
Arbeid → hoeveelheid energie die door een kracht wordt omgezet bij beweging. Een kracht verricht alleen
arbeid als het voorwerp waarop de kracht (of component ervan) werkt beweegt. De arbeid is evenredig
met de kracht en afstand:
W=Fxs
- W is de arbeid die een kracht verricht (in J). Uit de formule volgt de eenheid Nm, maar deze
eenheid wordt de joule genoemd.
- F is de kracht (in N).
- S is de verplaatsing van het voorwerp waarop de kracht werkt (in m).
Bij een kracht die schuin op de verplaatsing werkt geldt:
W = F x s x cos(a) waarbij a de hoek is tussen de kracht en de bewegingsrichting.
De kracht verricht positieve arbeid op het voorwerp → de (component van de) nettokracht op een
bewegend voorwerp is naar voren gericht, waardoor de arbeid zorgt voor een toename van de
bewegingsenergie van het voorwerp.
De kracht verricht negatieve arbeid op het voorwerp → de (component van de) nettokracht tegengesteld
gericht is aan de beweging van het voorwerp, waardoor er bewegingsenergie aan het voorwerp wordt
onttrokken.
In een brandstof is chemische energie opgeslagen. De verbrandingswarmte → hoeveelheid energie die bij
omzetting als warmte vrijkomt per kilogram, per liter of per m 3 brandstof. Formules die gelden:
Ech = rv x V
- Ech is de chemische energie in de brandstof (in J).
- Rv is de verbrandingswarmte van die brandstof (J/m3).
- V is het volume van die brandstof (m 3).
Ech = rm x m
- Rm is de verbrandingswarmte (in J/kg).
- M is de massa van de brandstof (in kg).
De capaciteit van een accu kan worden weergegeven als energie (Wh/ kWh) of als totale stroom (mAh/
Ah):
