[Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

*Sara*

Kan iemand mij het verban uitleggen tussen netto-arbeid en kinetische energie. Indien mogelijk aan de hand van de formules.

Kan hieruit eventueel een bepaalde afstand van iets berekent worden?

Jan van de Velde

Je kunt arbeid op een voorwerp uitoefenen, bijvoorbeeld door het te verplaatsen. In zo'n geval bereken je die arbeid als:

W(ork)=F(orce) x s(pace) arbeid = kracht x afstand. Eenheid is Newtonmeter(Nm), en staat gelijk aan 1 joule (J)

De kinetische energie is gedefinieerd als de energie die een voorwerp heeft als gevolg van zijn snelheid. Die bereken je met de formule:

E(nergy)=½m(ass) x v²(elocity) Eenheid is kilogrammeterkwadraat per secondekwadraat, en staat ook gelijk aan 1 joule.

Stel je nu voor dat je een wielrenner bent, je hebt net een lekke band gehad, en je mecanicien duwt je op gang. Je mecanicien duwt met een constante kracht van 50 N, en houdt dat 30 m vol. De arbeid die de mecanicien op je fiets verrichtte is blijkbaar:

50 N x 30 m = 1500 Nm.(=J)

jij, wilerenner plus fiets, hebt een massa van 75 kg. De kinetische energie die je hebt gekregen van je mecanicien is die 1500 J. Wat is nu je snelheid geworden als gevolg van dat aanduwen?

In de tussentijd heeft je fiets natuurlijk ook rolweerstand ondervonden, en luchtweerstand, zodat om die snelheid te krijgen je mecanicien harder zal moeten hebben duwen. Die heeft dan bijvoorbeeld met 55 N geduwd, en die weerstandskrachten zijn dan samen gemiddeld bijvoorbeeld 5 N groot geweest. Zo is de netto-arbeid dus 55-5 = 50 N geweest.

1500 = ½ .75 . v²

v = √{1500/(½ . 75)} = √{1500 / 37,5} = √ 40= 6,32 m/s

PCB

Δ W = toename van kinetische energie

dus

F . s + F . s ... = 0,5.m.v² (eind) - 0,5.m.v²(begin)

Verdere uitleg bij Jan vd V; dacht dat dit wel toevoeging zou zijn.

Rov

Wat PCB denk ik bedoeld:

\(\sum W = \int_{x_i}^{x_f}\sum F dx\)

Echter de tweede wet van Newton: F = ma

\(\sum W = \int_{x_i}^{x_f}m a dx = \int_{x_i}^{x_f}m \frac{dv}{dt} dx = \int_{x_i}^{x_f}m \frac{dv}{dx} \frac{dx}{dt} dx = \int_{v_i}^{v_f} m v dv = [\frac{mv^2}{2}]_{v_i}^{v_f} = \frac{mv_f^2}{2} - \frac{mv_i^2}{2}\)

Dit noemt men het Arbeid Energie theorema.

PCB

Nog iets boven m'n pet al die integralen, is dat de afleiding ofzo?

Wij hebben gewoon deze drie energiebalansen geleerd:

- Etotaal in a = Etotaal in b

- Δ W = Δ Ekin (

- afname E1 = toename E2 (bijvoorbeeld bij slinger: afname Ezw = toename Ek)

*Sara*

Dat begrijp ik, maar hoe kun je daaruit bijvoorbeeld de kreukelzone van een auto berekenen?

Nog een vraagje: Een auto van 1200kg rijdt met een beginsnelheid van 64Km/h tegen een onvervormbare hindernis met 40% overlapping. De botsingstijd = 0.066s, daaruit volgt dus waarschijnlijk dat de afstand 1.17m is.

hier moet ik de gemiddelde kracht op de auto tijdens de botsing berekenen met behulp van de verandering van bewegingsnelheid.

En hieruit moet ik dan dus de lengte van de kreukelzone bepalen met behulp van het verband van netto-arbeid en kinetsische enrgie (hierboven).

Hierna moet ik dan weer de kracht op een bestuurder van 75 en 90 kg berekenen op het moment van de botsing.

Geraakt iemand hier wijs uit? Ik heb het heel dringend nodig dus.. thx

PCB

Welke arbeiden?

Welke snelheden?

Alle gegevens en dan invullen:

F . s = 0,5mv² (eind) - 0,5mv² (begin)

F . s = 0 - 0,5mv² enz...

Rov

Sara, ik kan niet uit je gegevens afleiden wat wat is.

"40% overlapping", kan je dat een beetje uitleggen wat dat inhoud, want ik heb geen flauw idee.

Ik kan de oplossing wel zoeken als je weet hoelang de botsing duurt en wat de snelheid van de wagen is als hij terugkaatst van de hindernis. Waarschijnlijk vallen deze twee gegevens af te leiden uit de gegevens die ik niet zo begrijp!

Ik kan je wel wat formuletjes geven:

Eerst bereken je de krachtstoot:

\(\overrightarrow{I} = \overrightarrow{p_2} - \overrightarrow{p_1}\)

Scalair ("zonder die vectorstreepjes")

\(I_x = p_{2x} - p_{1x} = mv_{2x} - mv_{1x} = m(v_{2x}-v_{1x}) \)

De grootte van de gemiddelde kracht is dan:

\(F = \frac{I_x}{\Delta t}\)

Jan van de Velde

Dit is al eens eerder aan de orde geweest, en toen kwamen we er ook al niet achter wat we met die

40 % overlapping

moesten beginnen....

*Sara*

Die overlapping is niet belangrijk, die moet niet mee gerekend worden.

De snelheid is zoals ik al eerder zei 64km/h = 17.8m/s

Het enige wat ik moet weten is de kracht op de auto tijdens de impact en de lengte van de kreukelzone aan de hand van die formule.[/quote]

Jan van de Velde

We gaan er van uit dat de vertraging als gevolg van de botsing eenparig is.

in 0,066 s neemt de snelheid af van 17,8 m/s naar 0 m/s

versnelling is (eindsnelheid - beginsnelheid) / tijd

a= (0 - 17,8)/0,066 = -270 m/s²

F = m x a ==> F = 90 x -270 = -24300 N op de bestuurder.

*Sara*

dit heeft me al op weg geholpen, maar nu moet ik de kreukelzone berekenen.

Ik heb de formule 1/2mv² = F x s gebruikt.

Als ik alles invul : 190104 = 323636.36N x s kom ik 0.58m uit.

Dit kan toch niet de lengte van de kreukelzone zijn, ofwel?

Jan van de Velde

Je berekening klopt. Jouw auto is in elk geval in 0,58 tot stilstand gekomen, en dus 0,58 m korter geworden.

De PRAKTISCHE werkelijkheid omtrent die kreukelzone zal wel iets anders liggen, want het is te zot om aan te nemen dat die precies die lengte zal hebben. Er zal best wel meer of minder dan die kreukelzone ingedeukt zijn. Ik weet niet hoe ze een kreukelzone precies definiëren.

Gast

Zoals ik het begreep is arbeid altijd gelijk aan Epot >>> bij zwaartekrachtenergie, geldt: W = Nm = kgm^2/s^2= mgh.
(Elastische potentiele energie laat ik hier even achterwege, maar is ook gelijk aan Arbeid (toch?))

Maar bij Ekin zit het toch wat anders, hierbij geldt: W = Nm = kgm^2/s^2 = verschil1/2mv^2(na) - 1/2mv^2(voor).

8 jaar later, maar goed ... dit was mijn vraag.

Anton_v_U

Of de arbeid door de zwaartekracht gelijk is aan de potentiële energie, hangt er vanaf. Dit is alleen waar als het object wordt verplaatst naar hoogte h=0.

Hoogte potentiële energie wordt toegevoegd aan een object als je arbeid verricht om het op te tillen.

Elastische potentiële energie wordt toegevoegd aan een object als je arbeid verricht om het object te vervormen.

Omdat de arbeid de energie is die wordt overgedragen door een kracht die werkt op het object, zal het verschil in kinetische energie van het object gelijk zijn aan de netto arbeid (de arbeid van alle krachten op het bewegende object, kan positief zijn of negatief).

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

[Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie

Re: [Fysica] Verband tussen netto-arbeid en kinetische energie