Natuurkunde 3 Havo/Vwo NOVA

Natuurkunde - Arbeid. Paragraaf 1- Arbeid verrichten.

Trekkracht.

Er zijn veel situaties waarbij trekkracht op een voorwerp wordt uitgeoefend om het te verplaatsen. Vroeger werd trekkracht vooral geleverd door mensen en dieren. Nu o.a door locomotieven, sleepboten, tractoren etc.

Trekkracht en tegenwerkende krachten.

Om een voorwerp te laten bewegen, moet er een trek kracht op uitgeoefend worden. Als dit stopt, zullen tegenwerkende krachten het voorwerp vrijwel meteen tot stilstand brengen.

Beweging met constante snelheid: nettokracht is 0N

Versneld bewegen: Nettokracht groter dan 0N

Stilstaan: Nettokracht 0N

Vertraagd bewegen: Nettokracht kleiner dan 0N.

Arbeid berekenen:

-Als je een voorwerp van de ene naar de andere plaats trekt, verricht je arbeid.

Grootte arbeid hangt af van:

-          Kracht waarmee je moet trekken

-          De afstand waarover het voorwerp verplaatst moet worden.

De grootte van de verrichte arbeid bereken je met de volgende formule:

-          Arbeid = kracht x afstand, ofwel in symbolen: W = F x s

Vul de kracht in in Newton (N) en de afstand in meters (m). De arbeid is dan in newtonmeter (Nm)

De newtonmeter is gelijk aan de eenheid van energie: de joule.

1Nm = 1J. Je mag dus voor energie en arbeid dezelfde eenheid gebruiken.

Arbeid kleiner maken kan op de volgende manieren:

-          Door een voorwerp te stroomlijnen, verminder je de luchtweerstand.

-          Door op harde banden of wielen over een harde en vlakke ondergrond te rijden verminder je de rolweerstand.

-          Door oppervlakken te smeren die langs elkaar wrijven, verminder je de wrijvingskracht.

Als tegenwerkende krachten kleiner zijn hoef je ook minder arbeid te verrichten om het voorwerp over een bepaalde afstand te verplaatsen.

Paragraaf 2- Hefwerktuigen.

Voorwerpen omhoog hijsen.

Je zou bijvoorbeeld een stoel omhoog kunnen hijsen met een katrol.

Als je een voorwerp omhoog hijst, of optilt, verricht je arbeid. (Net als bij het vooruit trekken van een voorwerp). Hoe groot die arbeid is bereken je dan weer met de formule W = F x s.

De takel

Zware voorwerpen worden vaak omhoog gehesen met behulp van een takel. Met een takel met 1 vaste, en 1 losse katrol, kun je een voorwerp optillen dat twee keer zo zwaar is als de beschikbare hijskracht.

Toch levert de takel niet echt winst op.

De verkleining in kracht is gelijk aan de vergroting in afstand.

Paragraaf 3 – Vermogen en rendement.

Vermogen: P= U x I

U(de spanning) Kun je aflezen op de spanningsmeter en I (stroomsterkte) kun je aflezen op de stroommeter.

Het nuttig vermogen is de hoeveelheid arbeid die de motor per seconde verricht.

Pnut = W : t

W in Joule, t in seconde, dan krijg je P in Watt.

Rendement.

n = Enut : Eop x 100%

-          Je kunt het rendement ook berekenen door het nuttig vermogen te delen door het opgenomen vermogen.

n = Pnut : Pop x 100%

Paragraaf 4 – Evenwicht.

Regel voor evenwicht.

Zitten er kinderen op een wip, werken links en rechts van het draaipunt krachten op de wip.

Arm = de afstand tussen de kracht en draaipunt.

Kracht x arm (Linksom) = kracht x arm (rechtsom)

F x d (linksom) = Fxd (rechtsom)

Als dit geldt, is er evenwicht.

Er is evenwicht als het moment linksom even groot is als het moment rechtsom.