Wet van behoud van energie
Bijles natuurkunde HAVO
Wat is de formule van Energie?
Energie kan nooit verdwijnen. Wel kunnen energievormen in elkaar worden omgezet. Als dit laatste gebeurt, dan moet de totale energie gelijk blijven. De energie die je aan het begin hebt, moet dus gelijk zijn aan de energie die je aan het einde hebt.
In formulevorm: Ebegin = Eeind.
Voorbeeldopgave wet van behoud van energie:
Een reiger heeft een mooi nest hoog in een boom gemaakt. Deze hoogte is 8,0 meter (t.o.v. de grond). In dit nest ligt een ei met een massa van 500 g. Opeens valt het ei uit het nest en valt op de grond, zonder iets te raken. De zwaarte-energie wordt tijdens het vallen volledig omgezet in kinetische energie (wrijving is verwaarloosbaar).
Bereken de snelheid waarmee het ei de grond raakt.
Wanneer tijdens beweging van het voorwerp arbeid (=W) wordt verricht, dan verandert de kinetische energie van dat voorwerp.
Als Wtot > 0 → Ek neemt toe → snelheid wordt groter
Als Wtot < 0 → Ek neemt af → snelheid wordt kleiner
Als Wtot = 0 → Ek blijft constant → snelheid blijft gelijk
Wat is het vermogen?
Het vermogen is de hoeveelheid energie die per tijdseenheid (vaak is dit seconden) wordt omgezet of geleverd.
De formule hiervoor luidt (ook in BINAS):
Hierbij is P het vermogen in Watt, de E de geleverde energie in W*s ofwel Joule en t de tijd in seconden.
Ook kan vermogen slaan op de hoeveelheid arbeid die per tijdseenheid (vaak is dit seconden) wordt verricht.
De formule hiervoor luidt:
Hierbij is W de arbeid in Joule, of Newton meter (N*m)
Voorbeeldvraag bij vermogen:
Een fietser heeft zijn lampen aangelaten. Het gezamenlijke vermogen van de lampen is 50W. Na 3 uur zijn de lampen beduidend zwakker gaan branden.
Bereken de geleverde energie aan de lampen op dat moment, die door de accu wordt gegeven.
Antwoord:
P = E/t geeft E = P * t
P = 50 W, t = 3 * 60 * 60 = 10.800.
Invullen geeft:
E = 50 * 10.800 = 540.000 Ws = 5,4 * 10^5 J (want J = Ws)
Als een voertuig met constante snelheid rijdt, dan geldt voor het vermogen van de motor.
Het rendement
Als energie wordt omgezet, kan daar het rendement mee worden berekend. Dat wil eigenlijk zeggen hoeveel energie er ‘overblijft’ en hoeveel energie er ‘verloren gaat’ tijdens energieomzetting. Het gaat hierbij om het percentage nuttige energie van de totale energie. Dit rendement te berekenen met de volgende formule:
Welke van de twee je moet gebruiken, hangt af van de gegevens die je in een vraag hebt gekregen.
