1. Iemand trekt een blok 2 m over een horizontaal oppervlak met een constante kracht F = 20 N. Bepaal de arbeid verricht door de kracht F die op het blok werkt.
Bekend:
Kracht (F) = 20 N
Verplaatsing (s) = 2 m
Hoek (θ ) = 0
Gezocht : Werk (W)
oplossing:
W = F d cos θ = (20)(2)(cos 0) = (20)(2)(1) = 40 Joule
[irp]
2. Een kracht F = 10 N werkt op een doos op 1 m afstand langs een horizontaal vlak. De kracht werkt onder een hoek van 30 ° zoals weergegeven in de onderstaande figuur. Bepaal de arbeid verricht door kracht F!
Bekend :
Kracht (F) = 10 N
De horizontale kracht (F x ) = F cos 30 o = (10)(0.5√3) = 5√3 N
Verplaatsing (d) = 1 meter
Gezocht : Werk (W)?
Oplossing :
W = F x d = (5√3)(1) = 5√3 Joule
3. Een lichaam valt vrij vanuit rust vanaf een hoogte van 2 m. Als de zwaartekrachtversnelling 10 m/s² is , bepaal dan de arbeid verricht door de zwaartekracht!
Bekend:
Massa van het object (m) = 1 kg
Hoogte (h) = 2 m
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/ s²
Gevraagd: Arbeid verricht door de zwaartekracht (W)
oplossing:
W = F d = wh = mgh
W = (1)(10)(2) = 20 Joule
W = arbeid, F = kracht, d = afstand, w = gewicht , h = hoogte, m = massa, g = zwaartekrachtversnelling.
[irp]
4. Een voorwerp van 1 kg is aan een veer bevestigd, waardoor deze 2 cm wordt uitgerekt. Als de zwaartekrachtversnelling 10 m/s² is , bepaal dan (a) de veerconstante en (b) de arbeid verricht door de veerkracht op het voorwerp.
Bekend:
Massa (m) = 1 kg
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/ s²
Verlenging (x) = 2 cm = 0.02 m
Gewicht (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ) = 10 kg m/s² = 10 N
Gevraagd: Veerconstante en arbeid verricht door de veerkracht
oplossing:
(a) Veerconstante
Formule van de wet van Hooke :
F = k x.
k = F / x = w / x = mg / x
k = (1)(10) / 0.02 = 10 / 0.02
k = 500 N/m
(b) arbeid verricht door veerkracht
W = – ½ kx 2
W = – ½ (500)(0.02) 2
W = – (250)(0.0004)
W = -0.1 Joule
Het minteken geeft aan dat de richting van de veerkracht tegengesteld is aan de richting van de verplaatsing van het object.
[irp]
5. Een kracht F = 10 N versnelt een doos over een afstand van 2 m. De vloer is ruw en oefent een wrijvingskracht Fk = 2 N uit . Bepaal de netto arbeid die op de doos wordt verricht.
Bekend:
Kracht (F) = 10 N
Kracht van kinetische wrijving (Fk ) = 2 N
Verplaatsing (d) = 2 m
Gezocht: Netwerk (W net )
oplossing:
Arbeid verricht door kracht F:
W 1 = F d cos 0 = (10)(2)(1) = 20 Joule
Arbeid verricht door de kinetische wrijvingskracht (Fk ) :
W 2 = F k d = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 Joule
Netwerk:
W net = W 1 – W 2
W net = 20 – 4
Wnet = 16 Joule
6. Wat is de arbeid die kracht F op het blok verricht?
Bekend:
Kracht (F) = 12 Newton
Verplaatsing (d) = 4 meter
Gezocht: Werk (W)
oplossing:
W = F d = (12 Newton)(4 meter) = 48 N m = 48 Joule
[irp]
7. Een blok wordt voortgeduwd door een kracht van 200 N. De verplaatsing van het blok is 2 meter. Wat is de arbeid die op het blok wordt verricht?
Bekend:
Kracht (F) = 200 Newton
Verplaatsing (d) = 2 meter
Gezocht: Werk (W)
oplossing:
Werk :
W = Fs
W = (200 Newton)(2 meter)
W = 400 N m
W = 400 Joule
8. De bestuurder van de personenauto wil zijn auto precies 0.5 m voor de vrachtwagen parkeren, die zich op 10 m afstand van de personenauto bevindt. Welke arbeid moet de bestuurder van de personenauto verrichten?
Bekend:
Verplaatsing (d) = 10 meter – 0.5 meter = 9.5 meter
Kracht (F) = 50 Newton
Gezocht: Werk (W)
oplossing:
W = Fs
W = (50 Newton)(9.5 meter)
W = 475 N m
W = 475 Joule
[irp]
9.
Het werk dat Tom en Jerry verrichten om de auto 4 meter te laten rijden. De krachten die Tom en Jerry uitoefenen zijn respectievelijk 50 N en 70 N.
Bekend:
Verplaatsing (s) = 4 meter
Nettokracht (F) = 50 Newton + 70 Newton = 120 Newton
Gezocht: Werk (W)
oplossing:
W = F s = (120 Newton)(4 meter) = 480 N m = 480 Joule
10. Een bestuurder trekt een auto voort, waardoor de auto 1000 cm verschuift. Wat is de arbeid die op de auto wordt verricht?
Bekend:
Kracht (F) = 250 Newton
Verplaatsing (s) = 1000 cm = 1000/100 meter = 10 meter
Gezocht: Werk (W)
oplossing:
W = F s = (250 Newton)(10 meter) = 2500 N m = 2500 Joule
11. Bepaal de verplaatsing van het object op basis van de onderstaande afbeelding, ervan uitgaande dat de arbeid verricht door de nettokracht 375 joule bedraagt.
Bekend:
Arbeid (W) = 375 Joule
Nettokracht ( ΣF) = 40 N + 10 N – 25 N = 25 Newton ( naar rechts )
Gezocht: Verplaatsing ( d )
oplossing:
De arbeidsvergelijking:
W = Fs
Verplaatsing van het object:
d = W / F = 375 Joule / 25 Newton
d = 15 meter s
12. De onderstaande activiteiten verrichten geen arbeid, zijn …
A. Duw een voorwerp tot 10 meter ver.
B. Duw een auto totdat hij beweegt.
C. Duw tegen een muur
D. heeft een doos gepakt
oplossing:
De arbeidsvergelijking:
W = ΣF s
W = arbeid , F = kracht , d = verplaatsing
Volgens de bovenstaande formule wordt er arbeid verricht door middel van kracht en is er sprake van verplaatsing.
Het juiste antwoord is C.
1 3. Andrew duwt een voorwerp met een kracht van 20 N zodat het voorwerp een cirkelbeweging maakt met een straal van 7 meter. Bepaal de arbeid die Andrew verricht voor twee cirkelbewegingen.
A. 0 Joule
B. 1400 Joule
C. 1540 Joule
D. 1760 Joule
oplossing:
Als de persoon de rolstoel twee keer in een cirkelbeweging voortduwt, keren de persoon en de rolstoel terug naar hun oorspronkelijke positie, waardoor de verplaatsing van de persoon nul is.
Verplaatsing = 0, dus arbeid = 0.
Het juiste antwoord is A.
14. Iemand duwt een voorwerp met een kracht van 350 N over de vloer. De vloer oefent een wrijvingskracht van 70 N uit. Bepaal de arbeid die door de kracht wordt verricht om het voorwerp 6 meter te verplaatsen.
A. 45 J
B. 72 J
C. 1680 J
D. 2580 J
Bekend:
De duwkracht (F) = 350 Newton
Wrijvingskracht (F fric ) = 70 Newton
Verplaatsing van object(en) = 6 meter
Gezocht: Werk (W)
oplossing:
Er werken twee krachten op het object: de duwkracht (F) en de wrijvingskracht (Ffric ) . De duwkracht heeft dezelfde richting als de verplaatsing van het object, omdat de duwkracht positieve arbeid verricht. De wrijvingskracht daarentegen heeft een tegengestelde richting ten opzichte van de verplaatsing van het object, waardoor de wrijvingskracht negatieve arbeid verricht.
Arbeid verricht door duwkracht:
W = F d = (350 Newton)(6 meter) = 2100 Newton-meter = 2100 Joule
Arbeid verricht door wrijvingskracht:
W = – (F fric )(s) = – (70 Newton)(6 meter) = – 420 Newton-meter = – 420 Joule
Het netwerk:
Wnet = 2100 Joule – 420 Joule
Wnet = 1680 Joule
Het juiste antwoord is C.
15. Een voorwerp wordt door een horizontale kracht van 14 Newton over een ruwe vloer met een wrijvingskracht van 10 Newton geduwd. Bepaal de netto arbeid die nodig is om het voorwerp over een afstand van 8 meter te verplaatsen.
A. 0.5 Joule
B. 3 Joule
C. 32 Joule
D. 192 Joule
Bekend:
Duwkracht (F) = 14 Newton
Wrijvingskracht (F fric ) = 10 Newton
Verplaatsing van het object (d) = 8 meter
Gezocht: Werk (W)
oplossing:
Er zijn twee krachten die op een object inwerken: duwkracht (F) en wrijvingskracht (F fric ).
De duwkracht heeft dezelfde richting als de verplaatsing van het object, waardoor de duwkracht positieve arbeid verricht. De wrijvingskracht daarentegen heeft de tegenovergestelde richting van de verplaatsing van het object, waardoor de wrijvingskracht negatieve arbeid verricht.
Arbeid verricht door duwkracht:
W = F s = (14 Newton)(8 meter) = 112 Newtonmeter = 112 Joule
Arbeid verricht door wrijvingskracht:
W = – (F wrijving )(s) = – (10 Newton)(8 meter) = – 80 Newtonmeter = – 80 Joule
Het netwerk:
Wnet = 112 Joule – 80 Joule
Wnet = 32 Joule
Het juiste antwoord is C.
16. Bepaal de netto arbeid op basis van onderstaande afbeelding.
A. 360 Joule
B. 450 Joule
C. 600 Joule
D. 750 Joule
oplossing:
Arbeid = Kracht (F) x verplaatsing (d)
Arbeid = Oppervlakte van driehoek 1 + oppervlakte van rechthoek + oppervlakte van driehoek 2
Work = 1/2(40-0)(3-0) + (40-0)(9-3) + 1/2(40-0)(12-9)
Arbeid = 1/2(40)(3) + (40)(6) + 1/2(40)(3)
Arbeid = (20)(3) + 240 + (20)(3)
Arbeid = 60 + 240 + 60
Arbeid = 360 Joule
Het juiste antwoord is A.
17. Een stuk hout met een lengte van 60 cm wordt verticaal in de grond gestoken. Het hout wordt geraakt met een hamer van 10 kg vanaf een hoogte van 40 cm boven de bovenkant. Als de gemiddelde weerstand van de grond 2 x 10³ N is en de zwaartekrachtversnelling 10 m/s² , dan zal het hout na … slagen volledig in de grond zakken.
Een 4
B. 16
C. 28
D. 30
Bekend:
Massa van de hamer (m) = 10 kg
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht ( g) = 10 m/ s²
Gewicht van de hamer (w) = mg = (10)(10) = 100 kg m/s 2
Verplaatsing van de hamer voordat hij het hout raakt (d) = 40 cm = 0.4 meter
De weerstand van hout (F) = 2 x 10³ N = 2000 N
Lengte van het hout (s) = 60 cm = 0.6 meter
Gezocht: Het hout zal volledig in de grond zakken na... slagen.
oplossing:
De arbeid die op de hamer wordt verricht wanneer de hamer een afstand van 0.4 meter aflegt, is:
W = F d = ws = (100 N)(0.4 m) = 40 Nm = 40 Joule
Arbeid verricht door de weerstandskracht van de grond:
W = F d = (2000 N)(0.6 m) = 1200 Nm = 1200 Joule
Het hout zal na ... volledig in de grond zakken.
1200 Joule / 40 Joule = 30
Het juiste antwoord is D.
[wpdm_package id = '1192 ′]
- Werkzaamheden verricht door de strijdkrachten, problemen en oplossingen
- Arbeid-kinetische energie: problemen en oplossingen
- Problemen en oplossingen met betrekking tot het arbeid-mechanische energieprincipe
- Problemen en oplossingen met betrekking tot gravitationele potentiële energie
- De potentiële energie van een elastische veer: problemen en oplossingen
- Stroomproblemen en -oplossingen
- Toepassing van het behoud van mechanische energie voor een vrije val.
- Toepassing van het behoud van mechanische energie voor op- en neerwaartse beweging bij vrije val.
- Toepassing van het behoud van mechanische energie voor beweging op een gebogen oppervlak.
- Toepassing van het behoud van mechanische energie voor beweging op een hellend vlak.
- Toepassing van het behoud van mechanische energie voor projectielbeweging
