arbeid en energie

[AItt]

Hallo,

Als ik een object van 5 kg 1 meter omhoog beweeg met constante snelheid. Dan is de arbeid van mijn hand op het object: 50 J (met g=10m/(s^2). en de arbeid van zwaartekracht op het object -50 J. Dus de netto arbeid op het object in dit proces is 0 J. Het object heeft noch aan energie gewonnen noch verloren in dit proces. Dus dan heeft het object ook geen grotere potentiële energie gekregen volgens deze redenatie?

Hoe komt het dan als je hem loslaat vanaf die 1 meter hogere positie, dat hij met een grotere snelheid de grond zal bereiken( hogere kinetische energie)?

[Corus]

Wat mis je door je hand weg te halen? En beredeneer nu door.

[Beresteyn]

Welke kracht zorgt er voor dat een object naar beneden valt?

Als je een object laat vallen van een grotere hoogte, dan zal het object ook met een grotere snelheid op de grond vallen. Begrijp je ook waarom?

[aadkr]

van belang is om in te zien dat het object 50 J aan zwaarteenergie is toegenomen.

dit komt doordat we een uitwendige kracht van 50 Newton op het voorwerp laten inwerken.

[AItt]

volgens mij hebben jullie mijn vraag niet begrepen. Ik snap heus wel dat wanneer je je hand weghaalt dat de normaalkracht wegvalt waardoor je een resulterende kracht naar beneden krijgt( zwaartekracht) en het object naar beneden versnelt en hoe langer de afstand hoe meer tijd het heeft om te versnellen en dus met grotere snelheid de grond bereikt. Hier heb ik het ook totaal niet over. Jullie praten over krachten ik het over arbeid en energie.

Mijn vraag is als je het goed leest: hoe komt het dat de potentiele energie toeneemt terwijl je een object met constante snelheid omhoog beweegt? Want zoals ik het in mijn eerste bericht heb beschreven wordt er netto een arbeid van 0 joule verricht.

[Eljee]

Het is op aarde voor zover ik weet niet mogelijk om een voorwerp omhoog te verplaatsen zonder dat de potentiele energie ervan toeneemt. Zoals je terecht constateert blijkt dit ook uit de toename van de snelheid bij naar beneden vallen (kinetische energie). Er wordt dus arbeid verricht en energie toegevoerd.

Wat bedoel je precies met "netto geen arbeid toegevoerd"???

[Anton_v_U]

Goeie vraag.

De totale arbeid van alle krachten op een voorwerp samen resulteert altijd in een verandering van kinetische energie van het voorwerp. Dat is het idee achter het concept van arbeid.

In jouw voorbeeld is de snelheid constant dus is er geen (netto) arbeid.

De toename van de potentiële energie van het voorwerp moet je zien in de context van de wet van behoud van energie. Jij zet chemische energie om in arbeid die het voorwerp optilt. Die arbeid wordt omgezet in potentiële energie en kinetische energie. Geen kinetische energie want de snelheid blijft constant. Dus alleen potentiële energie.

De arbeid die de zwaartekracht uitoefent komt uit de potentiële energie net zoals de arbeid die jouw spierkracht uitoefent komt uit de omzetting van chemische energie uit je lichaam.

Als je een bal omhoog gooit oefent de zwaartekracht in het begin negatieve arbeid uit en de bewegingsenergie neemt dus af en de potentiële energie neemt toe. Daarna positieve arbeid en de bewegingsenergie neemt weer toe en de potentiële energie neemt af.

Als je bijvoorbeeld een spiraalveer opwindt zet je jouw energie om: jouw energie maakt het mogelijk een kracht uit te oefenen die arbeid verricht op de veer die veerenergie krijgt: jouw energie is dus met behulp van arbeid door jouw spierkracht omgezet in spierenergie.

Ik vraag me al een tijdje af hoe je het verband tussen energie en arbeid kunt uitleggen en of ik het zelf wel begrijp. Ik geloof dat arbeid een soort intermediair is waarmee verschillende vormen van energie in elkaar worden omgezet. Ofschoon arbeid de eenheid Joule heeft, kun je denk ik niet zeggen dat arbeid een vorm van energie is.

edit: ik vergeet nog iets te vermelden wat belangrijk is denk ik:

De negatieve arbeid van de zwaartekracht is noodzakelijk om potentiële energie te winnen net zo goed als de negatieve arbeid van de veer noodzakelijk is om veerenergie te winnen.

[Kravitz]

Opmerking moderator

Vanwege het theoretische aspect heb ik deze topic naar het vakforum voor klassieke mechanica verplaatst.

[Eljee]

http://nl.wikipedia....sieke_mechanica

De energie E is de som van kinetische energie en potentiële energie :



De kinetische energie, ook wel bewegingsenergie genoemd, is gedefinieerd als





De potentiële energie is het deel van de energie dat afhangt van de positie van het voorwerp. Zo zijn er bijvoorbeeld zwaarte-energie , met g de zwaartekrachtsversnelling



De snelheid blijft constant, net als de massa. Maar omdat de hoogte toeneemt, is er een toename van potentiele energie.

NB

De hoeveelheid energie geeft de mogelijkheid aan om arbeid te verrichten.

[Jan van de Velde]

Arbeid is niet iets op zichzelf staands. Er hoort een energie(bron) bij.

Laten we eens een analoog geval beschouwen:

Je duwt mbv spierkracht met constante snelheid een kist vooruit over een betonnen vloer.

Je oefent positieve arbeid uit op de kist.

De energie daarvoor komt uit chemische energie in je spieren.

De wrijvingskracht oefent een negatieve arbeid uit op de kist

De energie daarvan komt vrij in de vorm van warmte

Netto arbeid op de kist is nul.

Per saldo zet je chemische energie om in warmte

In dit zwaartekrachtgeval wordt dit:

Je duwt mbv spierkracht met constante snelheid een kist naar boven in een zwaartekrachtveld.

Je oefent positieve arbeid uit op de kist.

De energie daarvoor komt uit chemische energie in je spieren.

De zwaartekracht oefent een negatieve arbeid uit op de kist

De energie daarvan komt vrij in de vorm van potentiële (hoogte- , zwaarte- ) energie.

Netto arbeid op de kist is nul.

Per saldo zet je chemische energie om in potentiële (hoogte- , zwaarte- ) energie.

[AItt]

ok bedankt voor de antwoorden.

Dus als er sprake is van arbeid ook al is er netto géén arbeid verricht zoals in dat voorbeeld is er dus toch sprake van energieomzetting. En geldt gewoon Ebegin=Eeind.

Als ik dat in deze situatie toepas: Ebegin=Eeind PE+KE=PE+KE de KE is hetzelfde gebleven, maar potentiele energie is toegenomen (rechterkant is groter dan linker). Ik weet dat dat komt uit de chemische energie maar toch het ziet er vreemd uit omdat je de arbeid niet bij kan betrekken omdat er netto geen arbeid is verricht.

[Jan van de Velde]

het ziet er vreemd uit omdat je de arbeid niet bij kan betrekken omdat er netto geen arbeid is verricht.

Je kunt arbeid er wel degelijk bij betrekken. Vraag maar aan de figuur die dat voorwerp optilt. Alleen, jij focust op de tussenstappen en eigenlijk alles wat van belang is zijn de eindsituaties. Je bent energie aan het verhuizen van het ene vat naar het andere. Da's al.

[AItt]

hmm ik ben er denk ik wel uit nu. Ebegin=Eeind EP+EK+Echem=EP+EK+Echem . als ik het zo mag opschrijven dan is alles wel logisch voor mij. Want dan zal de linker en rechter kant wel gelijk blijven zoals het hoort.

[Eljee]

@Allt: Dat klopt, wet van behoud van energie



@Jan van de Velde:

Arbeid is niet iets op zichzelf staands. Er hoort een energie(bron) bij.

Mee eens, arbeid en energie worden beide uitgedrukt in Nm (Joule)

Laten we eens een analoog geval beschouwen:

Je duwt mbv spierkracht met constante snelheid een kist vooruit over een betonnen vloer.

Je oefent positieve arbeid uit op de kist.

De energie daarvoor komt uit chemische energie in je spieren.

De wrijvingskracht oefent een negatieve arbeid uit op de kist

De energie daarvan komt vrij in de vorm van warmte

Netto arbeid op de kist is nul.

Per saldo zet je chemische energie om in warmte

Door arbeid (Nm) beweegt de kist over een weg (m) doorat er met een kracht (N) tegen aan geduwd wordt.

Hiervoor is energie nodig (J). Deze wordt omgezet in warmte maar ook in bewegingsenergie van de kist.

De totale hoeveelheid energie blijft gelijk.

Met netto arbeid op de kist is 0 bedoelen we hetzelfde?

[Anton_v_U]

Door arbeid (Nm) beweegt de kist over een weg (m) doorat er met een kracht (N) tegen aan geduwd wordt.

Hiervoor is energie nodig (J). Deze wordt omgezet in warmte maar ook in bewegingsenergie van de kist.

De totale hoeveelheid energie blijft gelijk.

Met netto arbeid op de kist is 0 bedoelen we hetzelfde?

Dit is nog niet (helemaal) correct. De kist beweegt niet door de arbeid, (netto)arbeid zal de beweging veranderen. Om de beweging zelf in stand te houden is geen arbeid nodig - in tegendeel.

Het belangrijkste misconcept in de mechanica is dat voor beweging kracht (of arbeid) nodig is.