Als je een munt van een hoog gebouw gooit of laat vallen, kan deze dan dodelijk zijn?
Waarom is er wel een minimale lengte gevraagd bij achtbanen, maar wordt er niet gevraagd naar de massa?
Hoe kan het dat een vrachtwagen moeilijk tot stilstand komt en een auto veel makkelijker?
Er zijn ontzettend veel vragen die je kan stellen welke gaan over energie. Er zijn ook vele vormen van energie. Deze website legt de focus op mechanische energie welke bestaat uit bewegings- en zwaarte-energie.

Start met de quiz om te kijken waar je kan beginnen!

Het universum is in balans. Alles wat gegeven wordt, komt ook terug. Wat hierbij uit voortgekomen is, is de wet van behoud van energie. Deze wet wordt vaak gebruikt in de wereld van natuurkunde en houdt in dat de som van energie in de eerste situatie gelijk moet zijn aan de som van energie in de volgende situatie.

\(\Sigma E_{1}=\Sigma E_{2}\)
\(\Sigma E_{1}\) is de som van alle energie in situatie 1.
\(\Sigma E_{2}\) is de som van alle energie in situatie 2.

Bewegingsenergie

Alles wat beweegt, heeft energie. Beweegt iets langzaam of snel? Dan heeft dat invloed op de hoeveelheid energie. Dit kun je merken als je bijvoorbeeld langzaam of snel op je fiets gaat. Voor een hogere snelheid is er meer energie nodig. Stop je op hoge snelheid? Dan heb je ook meer energie nodig om te stoppen. Voor de energie van beweging is het dus logisch dat de snelheid invloed heeft op de hoeveelheid energie.

Naast de snelheid heeft de massa ook invloed. Als een auto (kleine massa) en een vrachtwagen (grote massa) met dezelfde snelheid rijden en plotseling moeten stoppen, dan zal de auto eerder stoppen dan de vrachtwagen (als de omstandigheden hetzelfde zijn. Denk hierbij aan remkracht, wegoppervlak, weer enz.).

We weten nu dus dat de massa en de snelheid invloed hebben op de bewegingsenergie. De formule die we gebruiken voor bewegingsenergie is:

\(E_k=\frac{1}{2}\cdot m\cdot v^2\)

Zwaarte-energie

Alles wat op een bepaalde hoogte is, heeft zwaarte-energie. Als je denkt aan zwaartekracht, dan zit je helemaal goed. De kracht waarmee de aarde trekt, vanaf een bepaalde hoogte is de zwaarte-energie.

\(E_z=F_z\cdot h=m\cdot g\cdot h\)

 

Voorbeeldberekening

Simon (40,0kg) staat op een verhoging van 0,50m boven het water van het zwembad. Hij laat zich vallen in het water. Bereken de snelheid waarmee hij in het water valt.

.

 

 

 

 

 

 

 

 

Gegevens:
\(m=40,0kg\)
\(h=0.50m\)
\(g=9.81 \frac{m}{s^2}\)

Gevraagd:
\(v=?\)

Formules:
\(E_z=m\cdot g\cdot h\)
\(E_k=\frac{1}{2}\cdot m\cdot v^2\)
\(E_{z1}+E_{k1}=E_{z2}+E_{k2}\)

Let op dat de 1 voor situatie 1 is en de 2 voor situatie 2. Vaak wordt dit gezien als de beginsituatie en de eindsituatie.

Berekening:

\(E_{k1}=0\) want we gaan ervan uit dat er geen beginsnelheid is.
\(E_{z2}=0\) want het water is het grondoppervlak.
Dus krijgen we:
\(E_{z1}+0=0+E_{k2}\)
\(E_{z1}=E_{k2}\)
\(m\cdot g\cdot h=\frac{1}{2}\cdot m\cdot v^2\)
\(\frac{2\cdot m\cdot g\cdot h}{m}=v^2\)
\(2\cdot g\cdot h=v^2\)
\( \sqrt{2\cdot g\cdot h}=v\)

Het invullen geeft \( \sqrt{2\cdot 9.81\cdot 0.50}=v=3.13 \frac{m}{s}\)

Extra uitleg nodig?

Klik hier voor extra uitleg over bewegingsenergie.

Klik hier voor extra uitleg over zwaarte-energie.

Klik hier voor extra uitleg over energie omzetten.

Klik hier voor extra uitleg over dit hoofdstuk met oefenopgaven (Engels).