Arbeid en energie

Als we het over arbeid hebben, denk je misschien eerst aan je bijbaan. Maar in de natuurkunde heeft arbeid een specifieke betekenis: het verwijst naar de situatie waarin krachten een object verplaatsen. Denk maar eens aan een sportschool. Het vasthouden van een zwaar gewicht kan best uitdagend zijn. Dit gewicht dan optillen, tegen de zwaartekracht in, vereist nog meer inspanning. Bij deze vorm van arbeid is er sprake van energieomzetting. Zo zet je in de sportschool de chemische energie uit je ontbijt om in warmte door calorieën te verbranden.

De sportschool dient als een praktisch laboratorium voor de concepten van arbeid en energie. Factoren zoals de hoek van de uitgeoefende kracht ten opzichte van de bewegingsrichting, het gewicht van de gehanteerde objecten, de afstand die de gewichten afleggen en het aantal uitgevoerde herhalingen bepalen allemaal de totale verrichte arbeid.

In deze video leer je over:

• Arbeid: ontdek hoe de energie die omgezet wordt, als gevolg van arbeid, berekend kan worden door de kracht te vermenigvuldigen met de verplaatsing in de richting van de kracht. We bespreken dat zowel kracht als verplaatsing vectorgrootheden zijn en hoe de arbeid gelijk staat aan de kracht vermenigvuldigd met de verplaatsing langs zijn werklijn.
• (F, s)-diagrammen: we bekijken situaties met variabele krachten, zoals een autorit waarbij motorkracht en luchtweerstand veranderen. De netto arbeid in zulke gevallen kan bepaald worden aan de hand van de oppervlakte onder een kracht-verplaatsingsdiagram.
• Kinetische energie: leer dat de netto arbeid op een voorwerp gelijk staat aan de verandering in zijn kinetische energie. Dit betekent dat door een netto kracht uit te oefenen over een afstand, je een voorwerp kunt versnellen of vertragen. We leggen ook uit hoe je de hoeveelheid kinetische energie kunt berekenen.
• Potentiële energie: het optillen van objecten vereist energie, maar waar gaat deze energie naartoe? We leggen uit dat het verplaatsen van voorwerpen tegen de zwaartekracht in potentiële energie opbouwt. Deze opgeslagen energie wordt weer omgezet in kinetische energie wanneer het object valt, wat je bijvoorbeeld merkt als je struikelt over een tak.