energieput

Lotte stelde deze vraag op 07 maart 2023 om 16:28.
beste, 

ik begrijp niet helemaal waarom een deeltje niet uit een energieput kan ontsnappen. Ik weet dat het iets te maken heeft met de hoeveelheid potentiële energie en kinetische energie maar snap de link tussen deze 2 niet helemaal.

groetjes,
Lotte

Reacties

Theo de Klerk op 07 maart 2023 om 17:11
De put wordt put genoemd omdat de grafiek van afstand - potentiele energie daar het meest op lijkt.
Op de bodem stellen we E = 0 J (energieniveau's worden altijd relatief gekozen - dus kies je zelf een handige 0-waarde). Als je van x=0 naar x=L beweegt (L=lengte van een gebied) dan blijft de potentiele energie 0 J. Als een deeltje daarbinnen kinetische energie heeft dan beweegt het in dat gebied met een snelheid Ekin = 1/2 mv2


Als x > L ineens de potentiele energie toeneemt van 0 J naar bijvoorbeeld 200 J dan moet het deeltje dat beweegt meer kinetische energie hebben dan 200 J om uit die put te komen. Ook als de potentiele energie bij x=L ineens toeneemt tot 200 J (vertikale wand van de put) dan nemen we aan dat zo'n deeltje net als een muis wel omhoog kan klimmen.
Bij het klimmen wordt kinetische energie omgezet in potentiele energie. (Bij terugvallen komt die energie weer terug: op de bodem is Epot = 0 J en de Ekin weer dezelfde oude 1/2 mv2 waarde).
Om uit de put te klimmen aan de rechterkant is meer dan 200 J nodig. 

Bijv. een deeltje dat op de bodem van de put (0 < x < L) een kinetische energie van 120 J heeft kan die energie omzetten in 120 J potentiele energie, maar dat is te weinig om rechts uit de put te komen. Aan de linkerkant kan het wel: daar kan hij van de 120 J kinetische energie er 100 J omzetten in potentiele energie en met 20 J kinetische energie van de put wegbewegen ( x < 0).
Komt hij met 20 J richting put en valt hij erin, dan heeft hij op de bodem ineens 120 J energie.

We praten steeds over "put" maar in feite is er geen put. (De vertikale as stelt een energie voor, geen afstand of hoogte). Er zijn alleen twee afstanden (x=0 en x=L) waarbij ineens de energie moet worden gebruikt om de potentiele energie te overtreffen.
Als een hond aan een touw die vrij rond kan huppelen tussen 0 < x < L en op x=0 en x=L ineens niet verder kan. Afhankelijk van hoe hard hij rent kan bij blijkbaar losbreken met 100 J links of 200 J rechts. En dan verder bewegen - met verminderde snelheid.
Jan van de Velde op 07 maart 2023 om 17:19
dag Lotte,

even uit de quantummechanica, gewoon klassiek, als voorbeeld.

 jij staat onderaan een heuvel, met een bal. Je geeft daar een schop onder. De bal rolt een eindje omhoog, haalt lange niet de top van de helling, en rolt dus terug naar jou toe. 

Je schopt harder, en de bal rolt verder omhoog, maar weer niet ver genoeg, en rolt dus weer terug.
Jij kunt de bal gewoon niet hard genoeg schoppen om de top te halen.

Of een raket. Geef ik die een snelheid van 11 km/s dan komt ze los van de aarde en zo ver weg dat ze nooit meer vanzelf terugvalt. Maar heeft de raket maar voldoende brandstof voor 2 km/s, dan valt ze al na korte tijd vanzelf terug naar het aardoppervlak. 

Dit is natuurlijk niet HÉT antwoord op jouw vraag. Maar wat is er nu van jouw vraag over? Kun je die nu wat helderder stellen? 

Groet, Jan

 
Jaap op 07 maart 2023 om 17:28
Dag Lotte,
• De energieput is een begrensde ruimte. Binnen de grenzen van deze ruimte werkt er geen kracht op het deeltje. Je mag aannemen dat de potentiële energie van een deeltje hier nul is.
Op de grens werkt wel een kracht op een deeltje. Dat uit zich in een potentiële energie groter dan nul, zeg Ep=7J.
• Stel dat deeltje A binnen de ruimte beweegt met een kinetische energie Ek=9J. De totale energie van deeltje A is Etot=Ek+Ep=9+0=9J. Volgens energiebehoud blijft de totale energie 9J (tenzij een kracht arbeid op het deeltje verricht).
A kan ontsnappen uit de energieput en voorbij de grens komen. Want de totale energie is daar Etot=Ek+Ep → 9=Ek+7 → A heeft nog 2J beschikbaar in de vorm van kinetische energie.
• Stel dat deeltje B binnen die ruimte is en beweegt met een kinetische energie Ek=3J. De totale energie van B is Etot=Ek+Ep=3+0=3J.
B kan volgens de klassieke natuurkunde niet voorbij de grens komen.
Want de totale energie zou dan zijn Etot=Ek+Ep=Ek+7J.
Maar deeltje B heeft slechts Etot=3J. Het heeft 4J te weinig om voorbij de grens te komen.
Groet, Jaap

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Noortje heeft zeven appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)