Broos Fonck

Fysica

Arbeid

Arbeid in het dagelijkse leven

Kunnen jullie een paar voorbeelden geven wanneer jullie arbeid leveren?

 Spierarbeid  Moeite om iets te verrichten  … In de fysica is de betekenis van dit woord veel erger!

Wanneer mogen we van arbeid spreken? Wat zijn de voorwaarden?

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 2

• Geef een omschrijving van de situatie.

• Kunnen we spreken van arbeid?

• Wat zijn de voorwaarden?

Voorwaarden?

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 3

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

Voorwaarden?

4

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

Voorwaarden?

5

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

Voorwaarden?

6

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

Voorwaarden?

7

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

Voorwaarden?

8

Besluit

Om van

arbeid

te kunnen spreken moet er onder invloed van een aangewende

kracht

een

verplaatsing

gebeuren!

Neem cursus

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 9

Onderzoek

Arbeid kracht

?

is recht of omgekeerd evenredig met de

Arbeid

is recht of omgekeerd evenredig met de

verplaatsing

?

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 10

Voorbeeld

Piet brengt twee zakken cement, elk met een massa van 25 kg, ineens op zijn schouders drie meter hoog.

Jef brengt één zak drie meter hoog.

Vergelijk hun prestaties!

De geleverde prestatie van Piet is dubbel zo groot als die van Jef.

Motiveer!

Verplaatsing =, kracht ≠ (2x) Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 11

Voorbeeld

Jef brengt de zakken in twee keer op de gewenste hoogte.

Vergelijk hun prestaties!

De geleverde prestatie van Piet is evengroot als die van Jef.

Motiveer!

Verplaatsing = (afgelegde weg ≠), kracht = Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 12

Besluit A

Bij een

even grote verplaatsing

, zal de grootte van de op het lichaam geleverde prestatie recht evenredig zijn met de grootte van de aangewende

kracht

.

W ~ F Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 13

Voorbeeld

Piet brengt een zak cement van 25 kg drie meter hoog. Jef brengt een zak met een even grote massa zes meter hoog.

Vergelijk hun prestaties.

De prestatie van Jef is dubbel zo groot als die van Piet.

Motiveer!

F =, ∆x ≠ Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 14

Voorbeeld

Piet brengt nu de zak cement eerst drie meter hoog, en vervolgens nog drie meter hoog.

Vergelijk zijn prestatie.

De prestatie van beide is gelijk.

F =, ∆x = Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 15

Besluit B

Bij een

even grote kracht

, is de grootte van de geleverde prestatie recht evenredig met de grootte van de

verplaatsing

.

W ~ ∆x Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 16

Algemeen besluit

De mechanische

arbeid W

, geleverd door een constante

kracht F

(met pijltje) is het

product

grootte van die kracht met de

verplaatsing ∆x

van de (met pijltje) van het aangrijpingspunt:

W

 

F

.

 

x

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 17

Grootheid Arbeid

W

 

F

.

 

x

Symbool W Broos Fonck Sint-Paulusinstituut      

N m

  

GH – EH

Eenheid [W] = J (de joule) 

N



m



J

18

Betekenis

Er wordt een abeid van 1 J geleverd als een kracht van 1 N haar aangrijpingspunt verplaatst over 1 m in de zin van de kracht.

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 19

Arbeid geleverd door een constante kracht

Definitie: Arbeid → o.i.v. kracht F een verplaatsing Δ x

W

 

F

.

 

x

(scalair product)

F y

y 

F



F x

 

x

x Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 20

Dezelfde zin

Kracht en verplaatsing hebben dezelfde richting en zin.



F

 

x

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 21

Arbeid geleverd door een constante kracht

y 

F



F x F x F x

W  

x

x 0

W



F x



x x

1  

x x

2 x 22 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

Arbeid geleverd door een niet constante kracht

Toepassing: vervorming van een spiraalveer

F x

Wet van Hooke:

F x



k

 

x F x



kx

0 W

d x W



F x

 

x

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 23

Kan men spreken van arbeid?

Een leraar oefent een kracht uit op de muur en wordt vermoeid.

Nee

. Dit is

geen

voorbeeld van arbeid.

De muur is niet verplaatst.

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 24

Kan men spreken van arbeid?

Een boek valt van de tafel op de grond

Ja

. Dit is een voorbeeld van arbeid. Er is een de zwaartekracht die inwerkt op het boek en die zorgt voor de

verplaatsing

naar beneden.

kracht

nl. Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 25