Hoofdstuk 8 Sport en verkeer
Arbeid, energie en vermogen
8.1 Introductie
Verschillende soorten krachten:
- Zwaartekracht F z → F z =m⋅ g
- Veerkracht F v → F v =C ⋅u
- Spankracht F s
- Normaalkracht F n
- Rolweerstand F w ,rol
- Luchtweerstand F w ,lucht
- Schuifwrijving F zw ,schuif
Spankracht + normaalkracht van een ondersteunend oppervlak worden niet berekend met
een formule.
Resulterende kracht
- Eerste wet van Newton
Bij constante snelheid is de voorwaartse kracht even groot als de tegenwerkende
krachten. F res =0 →a=0 → v=constant
- Tweede wet van Newton
Als de resulterende kracht op een voorwerp niet nul is, versnelt of vertraagd het
voorwerp.
F res =ma
- Derde wet van Newton
Actie = – reactie
Chemische energie
In brandstoffen zoals benzine, diesel en Ipg is chemische energie opgeslagen.
Verbrandingswarmte: De warmte die bij verbanding per liter of kg vrijkomt.
, Bij vloeistoffen wordt de verbrandingswarmte uitgedrukt in J/L of in J/m3.
Bij vaste stoffen in J/kg.
8.2 Energie en arbeid om te bewegen
Energie en wrijving bij beweging
Bij bewegen is de luchtweerstand vaak een belangrijke ‘tegenstander”. Want door die
luchtweerstand wordt er voortdurend arbeid verricht, waarbij warmte ontstaat.
- Als er wrijvingskrachten zijn, is er voor het in stand houden van een beweging
energie nodig.
- Wrijvingskrachten zetten energie om in warmte. Die omzetting heet wrijvingsarbeid.
Energie en arbeid in het verkeer
- Bij constante snelheid op een vlakke weg is de arbeid die de motor levert gelijk aan
de warmte die ontstaat door wrijvingskrachten.
- De arbeid hangt af van de grootte van de kracht én van de afgelegde afstand.
Rendement
Rendement: Geeft aan hoeveel procent van de energie nuttig gebruikt wordt.
- Bij bewegen is het rendement van een motor of van je spieren het percentage van de
gebruikte energie dat omgezet wordt in nuttige arbeid.
- Het rendement van spieren is ong. 25% en van verbrandingsmotoren maximaal 35%.
- Het rendement van elektromotoren is 90 tot 95%.
Zuiniger rijden
Ontwerpers kunnen auto’s zuiniger maken door:
- Te zorgen dat de tegenwerkende krachten kleiner worden, bijv. door een betere
stroomlijn, lichtere materialen of betere banden;
- Een efficiëntere motor te ontwikkelen.
Arbeid
Arbeid is het product van:
Kracht (F)
Verplaatsing (s)
Formule: W =F ⋅s
W : arbeid – (in J of Nm)
F : kracht – (in N)
s: verplaatsing – (in m)
Deze formule is alleen geldig als F en s dezelfde richting hebben.
Arbeid, energie en vermogen
8.1 Introductie
Verschillende soorten krachten:
- Zwaartekracht F z → F z =m⋅ g
- Veerkracht F v → F v =C ⋅u
- Spankracht F s
- Normaalkracht F n
- Rolweerstand F w ,rol
- Luchtweerstand F w ,lucht
- Schuifwrijving F zw ,schuif
Spankracht + normaalkracht van een ondersteunend oppervlak worden niet berekend met
een formule.
Resulterende kracht
- Eerste wet van Newton
Bij constante snelheid is de voorwaartse kracht even groot als de tegenwerkende
krachten. F res =0 →a=0 → v=constant
- Tweede wet van Newton
Als de resulterende kracht op een voorwerp niet nul is, versnelt of vertraagd het
voorwerp.
F res =ma
- Derde wet van Newton
Actie = – reactie
Chemische energie
In brandstoffen zoals benzine, diesel en Ipg is chemische energie opgeslagen.
Verbrandingswarmte: De warmte die bij verbanding per liter of kg vrijkomt.
, Bij vloeistoffen wordt de verbrandingswarmte uitgedrukt in J/L of in J/m3.
Bij vaste stoffen in J/kg.
8.2 Energie en arbeid om te bewegen
Energie en wrijving bij beweging
Bij bewegen is de luchtweerstand vaak een belangrijke ‘tegenstander”. Want door die
luchtweerstand wordt er voortdurend arbeid verricht, waarbij warmte ontstaat.
- Als er wrijvingskrachten zijn, is er voor het in stand houden van een beweging
energie nodig.
- Wrijvingskrachten zetten energie om in warmte. Die omzetting heet wrijvingsarbeid.
Energie en arbeid in het verkeer
- Bij constante snelheid op een vlakke weg is de arbeid die de motor levert gelijk aan
de warmte die ontstaat door wrijvingskrachten.
- De arbeid hangt af van de grootte van de kracht én van de afgelegde afstand.
Rendement
Rendement: Geeft aan hoeveel procent van de energie nuttig gebruikt wordt.
- Bij bewegen is het rendement van een motor of van je spieren het percentage van de
gebruikte energie dat omgezet wordt in nuttige arbeid.
- Het rendement van spieren is ong. 25% en van verbrandingsmotoren maximaal 35%.
- Het rendement van elektromotoren is 90 tot 95%.
Zuiniger rijden
Ontwerpers kunnen auto’s zuiniger maken door:
- Te zorgen dat de tegenwerkende krachten kleiner worden, bijv. door een betere
stroomlijn, lichtere materialen of betere banden;
- Een efficiëntere motor te ontwikkelen.
Arbeid
Arbeid is het product van:
Kracht (F)
Verplaatsing (s)
Formule: W =F ⋅s
W : arbeid – (in J of Nm)
F : kracht – (in N)
s: verplaatsing – (in m)
Deze formule is alleen geldig als F en s dezelfde richting hebben.
