Krachten en energie (v2)

Samenvatting Natuurkunde H2 en H3 van Nova 3VWO. Geschreven door Robin Boers voor toetsweek 2 van leerjaar 3VWO. 2e versie met verbeterde uitleg i guess.

Krachten

Gewicht is hoe hard een voorwerp op de ondergrond drukt. Massa is uit hoeveel deeltjes een voorwerp bestaat.

Je bent gewichtloos als de zwaartekracht de enige kracht is die op je werkt (op aarde maar heel kort dankzij de luchtweerstand)

De normaalkracht is een kracht die altijd loodrecht op een oppervlak staat.

Een ellips is een soort ovaal die in 2 richtingen symetrisch is.

De middelpuntzoekende kracht veranderd de richting van een voorwerp.

Effecten van krachten

Eigenschappen van krachten

Rekenen met krachten

\[F_{z} = m \cdot g\]

g is de sterkte van de zwaartekracht en is op aarde 9,81 N/kg.

\[F_{v} = C \cdot u\]

C is de veerconstante in N/cm en verschilt per veer. u is de uitrekking van de veer in cm.

\[F_{\text{w,l}} = \frac{1}{2} \cdot C_{w} \cdot A \cdot ρ \cdot v^{2}\]

Krachten tekenen

Met een krachtenschaal kan je krachten meten in een tekening. Een voorbeeld van een krachtenschaal kan 1cm ≜ 5N zijn.

≜ staat voor komt overeen met.

Je kan de resultante van een kracht tekenen met de kop-staart medthode of de parallellogram methode. Als de krachten loodrecht op elkaar staan kan je ook de stelling van Pythagoras gebruiken.

Eerste wet van Newton

Als de resultante 0 N staat het voorwerp stil (= in rust) of beweegt het met een constante snelheid langs een rechte lijn.

Weerstandskrachten

Energie

De energietransitie is de overstap van fossiele brandstoffen naar duurzamere energie. Kenmerken van het nieuwe energiesysteem zijn:

Volgens de wet van energiebehoud kan er nooit energie onstaan of verdwijnen. Het kan alleen worden omgezet in een andere vorm van energie.

Opmerking: energie kan wel verloren gaan omdat het bijvoorbeeld wordt omgezet in warmte en wegvloeit. Maar dan is die energie er nog wel, maar gewoon niet meer voor ons beschikbaar.

De stookwaarde is hoeveel energie er vrijkomt bij het verbranden van een bepaalde massa van een stof. Je kan aan de eenheid zien om hoeveel massa het gaat (bijv. gram of kg).

Energieomzetters

Energiebronnen

De ideale energiebronnen hebben deze kenmerken:

Windmolen

Een windmolen zet bewegingsenergie om in elektrische energie. Dit doet het door de bewegingsenergie op te vangen met de wieken, en dan met tandwielen de beweging te vergroten. Er wordt daarna met een generator elektrische energie opgewekt.

\[P = k \cdot v^{3}\]

Waarbij v de windsnelheid in m/s is en k een constante (geen eenheid).

Warmte

Warmte is een vorm van energie. Voorwerpen met een hoge temperatuur bezitten veel warmte. Dit zijn de vormen van warmtetransport:

Je kan de temperatuur van een voorwerp verhogen door warmte toe te voegen.

Soortelijke warmte is hoeveel energie (J) het kost om 1 gram van een stof 1 °C op te warmen.

\[Q = c \cdot m \cdot \Delta T\]

Waar Q de hoeveelheid energie nodig is, c de soortelijke warmte in J/(g*°C) en m de massa in gram.

De soortelijke warmte van water is 4,2 J/(g*°C).

Dynamisch evenwicht

Er is een dynamisch evenwicht als ergens evenveel in gaat als er uit komt. Denk bijvoorbeeld aan je lichaamstemperatuur. Als er een dynamisch evenwicht is blijft de inhoud constant.

Dit geld ook voor je huis. Voor alle warmte die je huis verlaat moet je weer warmte toevoegen om de temperatuur gelijk te houden. Als je je huis isoleert verlies je minder warmte, en is de je energiegebruik (en ook je stookkosten) een stuk lager.

Rendement

Het rendement is hoeveel procent van de energie die een apparaat verbruikt nuttig (voor het doel van het apparaat) wordt gebruikt.

\[\eta = \frac{E_{\text{nut}}}{E_{\text{tot}}} \cdot 100\] of \[\eta = \frac{P_{\text{nut}}}{P_{\text{tot}}} \cdot 100\]