4 minute read
1.2 Hoe groot is de kinetische energie?
OPDRACHT 5
Bestudeer de grootte van de kinetische energie wanneer je met een bal gooit.
1 Welke energieomzetting gebeurt er wanneer je de blikjes omgooit?
Vul aan. van de bal van de blikjes 2 Hoe beïnvloeden de massa en de snelheid de manier waarop de toren van gestapelde blikjes omvalt? Duid je voorspellingen aan. • • • Voorspelling Hoe groter de massa van de bal, hoe makkelijker / moeilijker de blikjes omvallen. Hoe groter de snelheid van de bal, hoe makkelijker / moeilijker de blikjes omvallen. Als je de massa verhoogt, heeft dat minder / meer effect dan wanneer je de snelheid verhoogt. Waarneming
• • • Hoe groter de massa van de bal, hoe makkelijker / moeilijker de blikjes omvallen. Hoe groter de snelheid van de bal, hoe makkelijker / moeilijker de blikjes omvallen. Als je de massa verhoogt, heeft dat minder / meer effect dan wanneer je de snelheid verhoogt. 3 Test uit. 4 Vul je waarnemingen aan.
De kinetische energie van een voorwerp is de energie die het voorwerp heeft doordat het in beweging is. Door de kinetische energie kan het voorwerp andere voorwerpen in beweging brengen. De grootheid kinetische energie wordt voorgesteld met het symbool Ekin. De kinetische energie hangt af van de massa (m) en de grootte van de snelheid (v): De kinetische energie neemt recht evenredig toe met de toenemende massa. Ekin ~ m De kinetische energie neemt recht evenredig toe met de toenemende snelheid in het kwadraat. Ekin ~ v2
⇒Ekin ~ m ∙ v2
Ekin= 1
2 ∙ m ∙ v2 → nauwkeurig onderzoek©VAN IN De kinetische energie is een scalaire grootheid, met als SI-eenheid de joule Om de kinetische energie te berekenen, moet je de massa en de snelheid uitdrukken in de SI-eenheid: • de massa in kilogram, • de snelheid in meter per seconde. .
Je ziet misschien niet onmiddellijk dat de eenheden kloppen. Daarvoor moet je eventjes rekenen. • De eenheid van kinetische energie is [Ekin ] = [m] ∙ [v2 ] = 1 kg ∙ (1 m s )2= 1 kg ∙ m2 s2 • De joule is een afgeleide eenheid: 1 J = 1 N ∙ m. • De newton is op zijn beurt ook een afgeleide eenheid: 1 N = 1 kg ∙ m s2 . • Samengevoegd wordt dat: 1 J = 1 kg ∙ m s2 ∙ m = 1 kg ∙ m2 s2 .
GROOTHEDEN EN EENHEDEN
We bekijken als voorbeeld de botsauto’s in het pretpark. De groene botsauto heeft een totale massa van 350 kg en een snelheid van 4,0 m s . De kinetische energie is:
Ekin, 1 1
= 2 ∙ m1 ∙ v2 1
1 2 ∙ 350 kg ∙�4,0 m s �2 = 2 800 J = 2,8 ∙ 103 J = 2,8 kJ De rode botsauto heeft een kleinere totale massa van 280 kg, maar rijdt sneller, met een snelheid van 5,0 m s . De kinetische energie is:
Ekin, 2 = 1
= 2 ∙ m2 ∙ v2 2
1 2 ∙ 280 kg ∙ �5,0 m s �2 = 3 500 J = 3,5 ∙ 103 J = 3,5 kJ De richting en de zin van de snelheid hebben geen invloed op de grootte van de kinetische energie. Aangezien de kinetische energie van de rode auto het grootst is, is de impact van de botsing van de rode botsauto groter. Een bewegend voorwerp bezit kinetische energie. Hoe groter de snelheid v en de massa m van dat voorwerp, hoe groter de kinetische energie. Grootheid met symbool Eenheden met symbool v1 v2 Afb. 6 Schrijf je eindresultaat met machten van 10 die een veelvoud zijn van 3 (10³, 106, 109 …), of gebruik de overeenkomstige voorvoegsels. Dat is de ingenieursnotatie. TIP ©VAN IN kinetische energie
Ekin = 1
2 ∙ m ∙ v² joule J �= kg ∙ m2 s2 �
` Maak oefening 3 t/m 7 op p. 321-322.
1 Vorm de formule van Ekin om, zodat je de massa en de snelheid kunt berekenen.
• m = • v2 = , dus v = 2 Vul de tabel aan. Weggebruiker m (kg) v (km h ) v (m s ) Ekin (J) Ekin (kJ) fietser 36 15,0 wandelaar 79 57 auto 12,5 99 ∙ 10³ auto 1 268 30,0 bus 3 586 45,0 3 Verklaar met je berekeningen het nut van de onderstaande verkeersregels. • zone 30 bij scholen • strengere snelheidsbeperkingen voor bussen OPDRACHT 7 DOORDENKER Bestudeer de kinetische energie bij een ERB. ©VAN IN 1 Welke uitspraak is correct? Duid aan. Als een voorwerp een ERB uitvoert, is de kinetische energie constant. Als de kinetische energie van een voorwerp constant is, voert het een ERB uit. De kinetische energie van een voorwerp is constant als en slechts als het een ERB uitvoert.
