natuurkunde
Zwaarte-energie, kinetische energie en warmte
Deze applet behandelt energie-omzetting in het zwaarteveld.
Zwaarte-energie, kinetische energie en warmte
Je ziet een skater naast een halfpipe. Als je de skater bovenaan de halfpipe zet en loslaat, rolt hij naar beneden. Onderweg naar het laagste punt verliest hij
zwaarte-energie en wint hij kinetische energie. Als hij door het laagste punt heen is en aan de andere kant weer omhoog gaat, raakt hij zijn kinetische energie
weer kwijt en wint hij weer zwaarte-energie.
Geen weerstand
Is er geen weerstand (een theoretische situatie dus), dan wint de skater al zijn zwaarte-energie weer terug en stijgt hij aan de andere kant weer tot zijn
starthoogte.
Lucht- en rolweerstand
In de praktijk is er lucht- en rolweerstand, waardoor de skater bij het heen en weer gaan steeds minder hoog komt en uiteindelijk in het laagste punt tot rust komt.
Dan is door de weerstandskrachten alle energie waarmee hij begon omgezet in warmte.
De applet
Met deze applet kun je de energie-omzettingen in het zwaarteveld bestuderen.
Rechtsboven heb je steeds een aantal keuzemogelijkheden. Vink in elk geval 'Bar Graph' aan. Dan krijg je een staafdiagram waarmee je de energie-omzetting kunt volgen.
De applet heeft drie mogelijkheden:
- Intro
In deze situatie is er geen weerstand. De skater komt links en rechts steeds even hoog en komt niet tot stilstand.
Ga met het staafdiagram na dat de totale energie behouden is.
- Friction
In deze situatie is er lucht- en rolweerstand ('friction' in het Engels). De grootte van de totale weerstandskracht stel je rechtsboven in.
Het staafdiagram heeft nu ook een staafje 'Thermal', voor de warmte die tijdens de beweging ontstaat. Het staafdiagram laat drie dingen zien:
- Tijdens het heen en weer bewegen nemen de zwaarte- en kinetische energie af.
- Daar komt steeds meer warmte voor in de plaats.
- De totale energie is behouden.
Als de skater eenmaal stil staat is er alleen nog maar warmte. De ontstane warmte is dan even groot als de zwaarte-energie waarmee hij begon.
- Playground
Hier kun je zelf een ingewikkelde skatebaan bouwen en de energie-omzetting onderzoeken.