Potentiële en kinetische energie

Henry stelde deze vraag op 23 november 2019 om 20:49.

Mijn leerkracht zei dat de som van de potentiële en kinetische energie altijd constant is.
Maar hoe zal dit bij oefeningen helpen om een antwoord te vinden op een bepaalde vraag?

Bedankt. 

Reacties

Theo de Klerk op 23 november 2019 om 21:00
Dat is onzin. Maar hij zal het in een context gezegd hebben waarin het wel geldig is.

Energie is constant maar is opgebouwd uit allerlei componenten waarbij onderling de verhouding veranderen kan. Zoals je water over meerdere emmers kunt verdelen in allerlei verhoudingen.

Bij zwaartekrachtproblemen is het (in ideale omstandigheden) zo dat de zwaarte-energie (door een hoogte) en de bewegingsenergie samen constant zijn: de totale energie. (hoog en geen snelheid of laag en hoge snelheid).

Misschien refereert hij aan een (onvolledige) formule die zegt ΔEkin = W  (de verandering van de kinetische energie is gelijk aan de verrichte arbeid, meestal de afname van potentiele (=mogelijkheid tot leveren van arbeid) energie).
Die formule is incompleet, want is volledig: ΔEkin + Q = W   (de afname van potentiele energie door levering van arbeid W is gelijk aan de verandering van kinetische energie PLUS de energie die "verloren" gaat aan wrijving, warmte en andere "verlies"posten). In ideale gevallen gaat geen energie "verloren" (=wordt weggegeven aan de buitenwereld) aan wrijving of warmte. Dan is Q = 0 J en geldt de simpelere ΔEkin = W

Voor zwaartekrachtopgaven geldt dus meestal:
ΔΕzw + ΔEkin = 0   (ofwel  Ezw + Ekin = constant)

Voor situaties waarin energie wordt gebruikt om snelheid te veranderen:
ΔEkin = W - Q   (waarbij W = F s cos φ)
Jan van de Velde op 23 november 2019 om 21:01
Dat is een versie van de wet van behoud van energie.

Een bepaalde vraag die ik in dit verband zou kunnen stellen is: als een voorwerp valt van 10 m hoogte, met welke snelheid raakt het dan de grond?

groet, Jan
Henry op 23 november 2019 om 21:13
Enorm bedankt!
W=delta(Ekin)
Ik snap de formule, maar begrijp niet zo goed wat het inhoudt. Mijn excuses hiervoor maar ik ben niet zo « natuurkundig ». Dus kan ik mij niet zo goed inbeelden hoe dit komt. Zou u dit ook willen uitleggen alstublieft? 
Henry op 23 november 2019 om 21:17

Jan van de Velde plaatste:


Een bepaalde vraag die ik in dit verband zou kunnen stellen is: als een voorwerp valt van 10 m hoogte, met welke snelheid raakt het dan de grond?

groet, Jan
Ekin+Epot=constant

Op het hoogste punt is Ekin=0J
Op het laagste punt is Epot=0J

Dus zal zijn potentiële zwaarte-energie omgezet worden in kinetische energie. 
Om de snelheid af te leiden heb ik de massa nodig, toch? 
Theo de Klerk op 23 november 2019 om 21:20
Zie mijn eerdere antwoord.

W = verrichte arbeid (door afname van potentiele energie)
ΔEkin is de verandering van de kinetische energie (toename of afname, niet een absoluut bedrag).

E = constant
Epot + Ekin = constant
dus ΔEpot + ΔEkin = 0
ofwel W + ΔEkin = 0  want ΔEpot = W

Jan van de Velde op 23 november 2019 om 21:26

Henry plaatste


Om de snelheid af te leiden heb ik de massa nodig, toch? 
if you wish

twee sommetjes dan: (gebruik voor g de afgeronde waarde van 10 m/s² )

1) een blok hout met een massa van 3 kg valt van een hoogte van 10 m naar beneden.
Met welke snelheid raakt het de grond? 

2) een blok hout met een massa van 6 kg valt van een hoogte van 10 m naar beneden.
Met welke snelheid raakt het de grond?
Henry op 23 november 2019 om 21:33

Theo de Klerk plaatste:

Zie mijn eerdere antwoord.

Mijn excuses dat ik zoveel vraag, maar wilt u het alstublieft met een voorbeeld uitleggen, zoals bijvoorbeeld persoon A die persoon b wegduwt ofzo? Want ik snap het echt niet.
Henry op 23 november 2019 om 21:36

Jan van de Velde plaatste:

Henry plaatste


Om de snelheid af te leiden heb ik de massa nodig, toch? 
if you wish

twee sommetjes dan: (gebruik voor g de afgeronde waarde van 10 m/s² )

1) een blok hout met een massa van 3 kg valt van een hoogte van 10 m naar beneden.
Met welke snelheid raakt het de grond? 

2) een blok hout met een massa van 6 kg valt van een hoogte van 10 m naar beneden.
Met welke snelheid raakt het de grond?
Oh, stom van me. Als je ze gelijkstelt krikg je uiteraard aan beide kanten de massa, die dus weggeschrapt mogen worden.
Bij beide is v=14m/s, toch? 
Theo de Klerk op 23 november 2019 om 21:36
Zie de tekening bij mijn eerdere antwoord (later toegevoegd).
Daarin daalt de potentiele energie als een bal valt van maximaal naar nul. Tegelijk neemt de kinetische energie evenveel toe zodat de som van beide steeds gelijk blijft.
Jan van de Velde op 23 november 2019 om 21:40

Henry plaatste

Als je ze gelijkstelt krijg je uiteraard aan beide kanten de massa, die dus weggeschrapt mogen worden.
Bij beide is v=14m/s, toch? 
yep
Henry op 23 november 2019 om 21:42

Theo de Klerk plaatste:

Zie de tekening bij mijn eerdere antwoord (later toegevoegd).
Daarin daalt de potentiele energie als een bal valt van maximaal naar nul. Tegelijk neemt de kinetische energie evenveel toe zodat de som van beide steeds gelijk blijft.
De tekening is zeer duidelijk. Ik snapte eigenlijk eerder de arbeid niet die erbij komt kijken. 
Theo de Klerk op 23 november 2019 om 21:44
Arbeid W = afname potentiele (=in staat tot leveren van arbeid) energie. En als die arbeid nergens anders voor gebruikt wordt, neemt de kinetische energie evenveel toe.
Theo de Klerk op 23 november 2019 om 21:47
> ik ben niet zo « natuurkundig »
Je hoeft geen Einstein te zijn, maar is natuurkunde in je pakket wel een goede keuze? Tot aan het eindexamen wordt het nog veel ingewikkelder.
Henry op 23 november 2019 om 22:01

Theo de Klerk plaatste:

Arbeid W = afname potentiele (=in staat tot leveren van arbeid) energie. En als die arbeid nergens anders voor gebruikt wordt, neemt de kinetische energie evenveel toe.
Dus als ik tegen een tafel duw, niet MIJN potentiële energie af en MIJN kinetische energie toe? En wat gebeurt er dan met de energie van de tafel? 
Theo de Klerk op 23 november 2019 om 22:31
Als jij tegen de tafel duwt neemt jouw potentiele energie af. Ga maar eens lang tegen iets zwaars aanduwen. Dan word je moe en krijg je honger: energie uit eerdere maaltijden (deels omgezet in spier-energie, de rest in warmte en "afval" voor de wc) is als potentiele energie weggegeven door arbeid te verrichten. 
Als dat weggeduwde voorwerp wrijvingsloos bewoog dan is alle arbeid in kinetische energie omgezet. In praktijk zal een deel (of soms bijna alles) zijn omgezet in wrijving en warmte. En wat overblijft (soms heel weinig of niks) in kinetische energie.
Henry op 23 november 2019 om 22:42

Theo de Klerk plaatste:

Als dat weggeduwde voorwerp wrijvingsloos bewoog dan is alle arbeid in kinetische energie omgezet. 
Zeer bedankt voor de verduidelijking. 
Maar gaat het hier om de kinetische energie van degene die duwt of van de tafel?
Theo de Klerk op 23 november 2019 om 22:55
Als de persoon zelf ook beweegt (niet onlogisch als hij duwt) dan zal zijn afname van potentiele energie gelijk zijn aan een toename van de eigen kinetische energie plus de kinetische energie van wat hij duwt...

ΔEpot = ΔEkin,zelf + ΔEkin,tafel
Henry op 24 november 2019 om 00:47

Theo de Klerk plaatste:

Als de persoon zelf ook beweegt (niet onlogisch als hij duwt) dan zal zijn afname van potentiele energie gelijk zijn aan een toename van de eigen kinetische energie plus de kinetische energie van wat hij duwt...

ΔEpot = ΔEkin,zelf + ΔEkin,tafel
Duidelijk, bedankt! 

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft achtentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)