vraagstuk ivm arbeid

Moderator: physicalattraction

Reageer
Berichten: 11

vraagstuk ivm arbeid

dag iedereen
ik vroeg me af of jullie me een aanzet zouden kunnen geven voor volgend vraagstuk:

Een arbeider op een bouwwerf draagt een stapel stenen met een totale massa van 10,0 kg, op
een hoogte van 1,0 m boven de grond, van punt A naar punt B over een horizontale afstand van
10,0 m. De man stapt met een constante snelheid van 1,0 m/s. Bereken hoeveel arbeid de man hierbij
moet leveren.

ik dacht dit op te lossen met het principe van arbeid en energie. dus dat het verschil tussen begin en eind kinetische energie de arbeid geeft.
of gebruik je hier beter gewoon de formule: arbeid = kracht*afstand?

alvast bedankt!

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.038

Re: vraagstuk ivm arbeid

Er staat niet dat hij de stenen op hoeft te tillen.
Er wordt niet gezegd of hij in A stilstond voor hij ging sjouwen of dat hij al in beweging was.
Als hij stilstond moet hij arbeid leveren om de stenen kinetische energie te geven, als hij al liep dan niet.
Die kinetische energie kan zijn lichaam niet weer opnemen als hij in B tot stilstand komt.
r0856121 schreef: ma 06 dec 2021, 18:53 of gebruik je hier beter gewoon de formule: arbeid = kracht*afstand?
Voor de wandeling levert dat nul op want de (zwaarte-)kracht staat loodrecht op de bewegingsrichting.

Er zal wel bedoeld zijn welke arbeid hij aan de stene moet leveren. Maar hij moet ook z'n lichaam bewegen en aan het werk houden. Dat kost energie.

Ik vind het niet het duidelijkste vraagstuk dat ik ooit gezien heb, om het vriendelijk te zeggen.

Berichten: 2.247

Re: vraagstuk ivm arbeid

r0856121 schreef: ma 06 dec 2021, 18:53
of gebruik je hier beter gewoon de formule: arbeid = kracht*afstand?
arbeid = kracht*afstand, maar dan wel met de component van de kracht in de richting van de afstand.

Gebruikersavatar
Berichten: 510

Re: vraagstuk ivm arbeid

De horizontale component van de spierkracht is niet gegeven in dit vraagstuk. Deze component zal wel niet nul (0) zijn, want er dient wrijvingskracht overwonnen te worden. Dus dan is het antwoord niet uit te rekenen met de gegeven informatie?

Ik reageer op dit topic omdat ik zelf met een vraag zit over de geldigheid van de wet op arbeid van Joule.
volgens Joule is: Arbeid = kracht * afgelegde weg

De arbeid zou (volgens Joule) dus rechtevenredig moeten zijn met de afgelegde weg

In een wrijvingsloze situatie echter, VERSNELT een voorwerp onder invloed van een CONSTANTE kracht. Dit betekent dat als je de totale tijd dat de kracht op het voorwerp werkt, opdeelt in 2 gelijke delen (zeg deltaT1 en deltaT2), dat dan de geleverde arbeid gedurende deltaT1 anders is dan gedurende deltaT2.

Een fundamentele vraag? Ik weet niet of het nou handig is om mijn vraag in DIT topic te stellen...of dat er een hapklaar antwoord ligt dat ik kan lezen?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.038

Re: vraagstuk ivm arbeid

tuander schreef: do 09 dec 2021, 12:43 volgens Joule is: Arbeid = kracht * afgelegde weg

De arbeid zou (volgens Joule) dus rechtevenredig moeten zijn met de afgelegde weg
Als de kracht constant is wel.
tuander schreef: do 09 dec 2021, 12:43 In een wrijvingsloze situatie echter, VERSNELT een voorwerp onder invloed van een CONSTANTE kracht. Dit betekent dat als je de totale tijd dat de kracht op het voorwerp werkt, opdeelt in 2 gelijke delen (zeg deltaT1 en deltaT2), dat dan de geleverde arbeid gedurende deltaT1 anders is dan gedurende deltaT2.
Geen wrijving, constante kracht: constante versnelling.
Grotere snelheid, grotere afgelegde weg per tijdseenheid, meer arbeid per tijdseenheid.
Die komt ten goede aan de kinetische energie \(E_k=\frac{1}{2}m v^2\).
De verandering van kinetische energie per tijdseenheid is \(\frac{E_k}{dt}=m v \frac{dv}{dt}=m v a\)
De versnelling a is constant, dus je ziet dat de geleverde arbeid evenredig is met de snelheid.

Gebruikersavatar
Berichten: 4.003

Re: vraagstuk ivm arbeid

Xilvo schreef: ma 06 dec 2021, 19:58 Er staat niet dat hij de stenen op hoeft te tillen.
Er wordt niet gezegd of hij in A stilstond voor hij ging sjouwen of dat hij al in beweging was.
Als hij stilstond moet hij arbeid leveren om de stenen kinetische energie te geven, als hij al liep dan niet.
Die kinetische energie kan zijn lichaam niet weer opnemen als hij in B tot stilstand komt.
r0856121 schreef: ma 06 dec 2021, 18:53 of gebruik je hier beter gewoon de formule: arbeid = kracht*afstand?
Voor de wandeling levert dat nul op want de (zwaarte-)kracht staat loodrecht op de bewegingsrichting.

Er zal wel bedoeld zijn welke arbeid hij aan de stene moet leveren. Maar hij moet ook z'n lichaam bewegen en aan het werk houden. Dat kost energie.

Ik vind het niet het duidelijkste vraagstuk dat ik ooit gezien heb, om het vriendelijk te zeggen.
Daar ga ik in mee.

Wel ter toevoeging:
Een mens moet zelfs bij stilstand energie leveren om die last op 1m te houden.
(tenzij de spieren volledig verkrampt zijn)

Hoeveel dit is? Geen idee eerlijk gezegd.

Wat ook niet gegeven is of de man de zaak in beweging moet zetten en ook weer stil moet zetten.

Inderdaad allemaal heel onduidelijk.

Persoonlijk denk ik dat er 0 als uitkomst wordt bedoeld.

Gebruikersavatar
Berichten: 510

Re: vraagstuk ivm arbeid

Xilvo schreef: do 09 dec 2021, 12:57
tuander schreef: do 09 dec 2021, 12:43 volgens Joule is: Arbeid = kracht * afgelegde weg

De arbeid zou (volgens Joule) dus rechtevenredig moeten zijn met de afgelegde weg
Als de kracht constant is wel.
tuander schreef: do 09 dec 2021, 12:43 In een wrijvingsloze situatie echter, VERSNELT een voorwerp onder invloed van een CONSTANTE kracht. Dit betekent dat als je de totale tijd dat de kracht op het voorwerp werkt, opdeelt in 2 gelijke delen (zeg deltaT1 en deltaT2), dat dan de geleverde arbeid gedurende deltaT1 anders is dan gedurende deltaT2.
Geen wrijving, constante kracht: constante versnelling.
Grotere snelheid, grotere afgelegde weg per tijdseenheid, meer arbeid per tijdseenheid.
Die komt ten goede aan de kinetische energie \(E_k=\frac{1}{2}m v^2\).
De verandering van kinetische energie per tijdseenheid is \(\frac{E_k}{dt}=m v \frac{dv}{dt}=m v a\)
De versnelling a is constant, dus je ziet dat de geleverde arbeid evenredig is met de snelheid.

Dat is dus het probleem. De arbeid is venredig met snelheid, en niet met afgelegde weg. Voor mijn gevoel zou de arbeid constant moeten zijn per tijdseenheid. Stel ik me de constante kracht voor als een stuwraketje die is verbonden aan het voorwerp, dan wordt de energie geleverd door chemische energie die zit opgeslagen in de raket-brandstof. Stel dat per seconde evenveel raketbrandstof verbrandt, en dat dit de constante kracht genereert. In deltaT1 wordt evenveel raketbrandstof verbrand als in deltaT2. Evenveel chemische energie wordt 'verbruikt'. Maar de geleverde arbeid is dus verschillend voor beide tijdsintervallen. Dat klopt toch niet?

Gebruikersavatar
Berichten: 4.003

Re: vraagstuk ivm arbeid

tuander schreef: do 09 dec 2021, 15:04
Xilvo schreef: do 09 dec 2021, 12:57
tuander schreef: do 09 dec 2021, 12:43 volgens Joule is: Arbeid = kracht * afgelegde weg

De arbeid zou (volgens Joule) dus rechtevenredig moeten zijn met de afgelegde weg
Als de kracht constant is wel.
tuander schreef: do 09 dec 2021, 12:43 In een wrijvingsloze situatie echter, VERSNELT een voorwerp onder invloed van een CONSTANTE kracht. Dit betekent dat als je de totale tijd dat de kracht op het voorwerp werkt, opdeelt in 2 gelijke delen (zeg deltaT1 en deltaT2), dat dan de geleverde arbeid gedurende deltaT1 anders is dan gedurende deltaT2.
Geen wrijving, constante kracht: constante versnelling.
Grotere snelheid, grotere afgelegde weg per tijdseenheid, meer arbeid per tijdseenheid.
Die komt ten goede aan de kinetische energie \(E_k=\frac{1}{2}m v^2\).
De verandering van kinetische energie per tijdseenheid is \(\frac{E_k}{dt}=m v \frac{dv}{dt}=m v a\)
De versnelling a is constant, dus je ziet dat de geleverde arbeid evenredig is met de snelheid.

Dat is dus het probleem. De arbeid is venredig met snelheid, en niet met afgelegde weg. Voor mijn gevoel zou de arbeid constant moeten zijn per tijdseenheid. Stel ik me de constante kracht voor als een stuwraketje die is verbonden aan het voorwerp, dan wordt de energie geleverd door chemische energie die zit opgeslagen in de raket-brandstof. Stel dat per seconde evenveel raketbrandstof verbrandt, en dat dit de constante kracht genereert. In deltaT1 wordt evenveel raketbrandstof verbrand als in deltaT2. Evenveel chemische energie wordt 'verbruikt'. Maar de geleverde arbeid is dus verschillend voor beide tijdsintervallen. Dat klopt toch niet?
Als je alles verbrand tot het op is, dan is de brandduur van de een wel twee keer zo lang als van de ander.

Gebruikersavatar
Berichten: 510

Re: vraagstuk ivm arbeid

Geen makkelijke antwoorden op mijn vraag denk ik, ik denk dat ik toch even een nieuw topic start over mijn vraag. Sorry voor de off-topic verwarring.

On topic, denk ik dat voor middelbare schoolvraagstukken vaak een wrijvingloze situatie wordt verondersteld. In dat geval betekent de constante horizontale snelheid van de stenensjouwer, dus dat hij niet versnelt, dat er ook geen horizontale kracht werkt

Reageer