Icon up Overzicht

Kijken naar potentialen

Onderwerp: Arbeid en energie, Biofysica (vwo), Menselijk lichaam (havo)

Deze opgave komt uit de lesmethode Overal Natuurkunde (2014) 5 havo, uit het keuzehoofdstuk Menselijk lichaam. Uitgeverij: Noordhoff Uitgevers bv.

Zwaarte-energie is een vorm van potentiële energie. Als een voorwerp potentiële energie bezit, dan heeft het voorwerp de ‘potentie’ om te gaan bewegen (potentiële energie wordt dan omgezet in kinetische energie). Als de potentiële energie afneemt, neemt de kinetische energie toe. Zwaarte-energie hangt samen met de gravitatiekracht, maar er zijn ook andere vormen van potentiële energie, bijvoorbeeld de elektrische energie.

In figuur 1 zie je de potentiële energie van een proton in de buurt van een ander proton. Op de verticale as staat de potentiële energie Ep, op de horizontale as staat de afstand r tussen de twee deeltjes.

ML_zenuw_f1

Figuur 1:  Potentiële energie van twee ladingen die elkaar afstoten

Vraag a. Wat gebeurt er met de potentiële energie van het proton als het dichter bij het andere proton komt?

Vraag b. Leg uit dat uit het diagram volgt dat het energie kost om het proton dichter bij het andere proton te brengen.

In figuur 2 zie de potentiële energie van een elektron in de buurt van een proton.

ML_zenuw_f2

Figuur 2: Potentiële energie van twee ladingen die elkaar aantrekken

Vraag c. Vul in: komt er energie vrij of kost dat energie: Als het elektron het proton nadert, ...

Een waterstofatoom bestaat uit een proton met daaromheen een elektron. De potentiële energie van een waterstofatoom in de buurt van een ander waterstofatoom is in figuur 3 weergegeven.

ML_zenuw_f3

Figuur 3: Potentiële energie van een waterstofatoom ten opzichte van een ander

Neem bij beantwoording van de vragen d, e en f aan dat de atomen steeds tijdelijk op de gegeven plaats stilstaan.

Vul achtereenvolgend in: aantrekken / afstoten en naar / van:

Vraag d. Bij plaats 1 zullen de twee atomen elkaar ... De twee atomen zullen ... elkaar bewegen.

Vraag e. Bij plaats 2 zullen de twee atomen elkaar ... De twee atomen zullen ... elkaar bewegen.

Vraag f. Bij plaats 4 zullen de twee atomen elkaar ... De twee atomen zullen ... elkaar bewegen.

Vraag g. Leg uit wat er aan de hand is bij plaats 3.

In figuur 4 zie je het potentiële-energiediagram van een P-molecuul in de buurt van een ADP-molecuul.

ML_zenuw_f4

Figuur 4: Potentiële energie van ATP en ADP + P

Vraag h. Leg uit hoe uit figuur 4 blijkt dat er energie (activeringsenergie) nodig is om P aan ADP te binden.

Vraag i. Leg uit hoe uit de figuur blijkt dat P die gebonden is in ATP (bij r0), niet spontaan losraakt.

Vraag j. Leg uit hoe uit figuur 4 blijkt dat er energie vrijkomt als P losraakt van ATP.