Energie: zwaarte-energie en bewegingsenergie
Bijles NaSk VMBO
Wat is zwaarte- en bewegingsenergie?
Bewegingsenergie wordt ook wel de kinetische energie genoemd en wordt daarom afgekort met Ek. Het is de energie die een bewegend voorwerp heeft. De formule hiervoor is:
Ek = ½ x m x v2
Hierbij is Ek de bewegingsenergie in joule (J).
m is de massa van het voorwerp in kilogram (kg).
v is de snelheid van het voorwerp in meter per seconde (m/s).
Je kunt uit deze formule afleiden dat een grotere massa en hogere snelheid van een voorwerp tot een grotere hoeveelheid kinetische energie leiden.
De zwaarte-energie (Ez) is een vorm van energie die een voorwerp heeft ten gevolge van zijn massa en hoogte. De formule hiervoor is:
Ez = m x g x h.
Ez is de zwaarte-energie in joule (J).
m is de massa van het voorwerp in kilogram (kg).
g is de versnelling van de zwaartekracht in meter per seconde kwadraat (10 m/s2).
h is de hoogte waarop het voorwerp zich bevindt in meter (m).
Kinetische energie
Als je een bal vanaf het dak van een flat loslaat en deze vervolgens naar beneden valt, dan wordt tijdens de val de zwaarte-energie omgezet in kinetische energie. Bij aankomst beneden is de zwaarte-energie volledig omgezet in kinetische energie. De totale hoeveelheid energie is op elk moment hetzelfde: Etotaal = Ek + Ez. Er kan immers niet zomaar energie verloren gaan volgens de wet van behoud van energie.
Voorbeeldvraag:
Een bal van 5,0 kilogram wordt vanaf 20 meter hoogte losgelaten en valt recht naar beneden. Wat is de maximale valsnelheid die wordt bereikt?
Antwoord: 20 m/s
Uitwerking:
Ez = Ek
m x g x h = 0,5 x m x v2, omdat de massa aan beide kanten staat mag deze worden weggelaten. De formule wordt dan: g x h = 0,5 x v2
v2 = (g x h) / 0,5 = (10 x 20) / 0,5 = 400
