Practicum: Arbeid en de gouden regel van de mechanica – Klas 3 HAVO

In dit practicum voor 3 havo toets je de gouden regel van de mechanica: wat je wint aan kracht verlies je aan weg, zodat de arbeid W = F × s gelijk blijft. Je berekent ook het rendement van een katrolsysteem.

Leerdoel

Na dit practicum kun je arbeid berekenen met W = F × s, de gouden regel verklaren en het rendement van een eenvoudige machine bepalen.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: HAVO klas 3 | Vak: Natuurkunde | Onderwerp: Energie – arbeid, gouden regel, rendement

Benodigdheden

• Enkelvoudige vaste katrol en losse katrol
• Veerkrachtmeter (0–10 N)
• Gewicht van 500 g (= 5 N)
• Meetlint
• Statief met klem

Achtergrondinformatie

Arbeid (W, in Joule) = kracht × weg: W = F × s. Bij een losse katrol is de benodigde kracht gehalveerd, maar de weg verdubbeld: de arbeid blijft gelijk. Dit is de gouden regel van de mechanica. Het rendement η = (nuttige arbeid / geleverde arbeid) × 100%.

Werkwijze

1. Hef het gewicht (5 N) rechtstreeks 20 cm omhoog. Noteer F en s. Bereken W.
2. Gebruik een vaste katrol. Hef het gewicht 20 cm. Noteer F, s en bereken W.
3. Gebruik een losse katrol. Hef het gewicht 20 cm. Meet de benodigde kracht en de weglengte. Bereken W.

Meettabel

Verwerkingsvragen

1. Is de arbeid in alle drie de situaties gelijk? Verklaar.
2. Wat is het voordeel van een losse katrol?
3. Bereken het rendement als bij de losse katrol F_gemeten = 3,0 N en s = 0,40 m.

Uitwerking

V1: Ja, W = 1,0 J in alle gevallen. Gouden regel: wat je wint aan kracht verlies je aan weg.

V2: Met een losse katrol is slechts de helft van de kracht nodig (2,5 N i.p.v. 5,0 N). Nadeel: je trekt het touw twee keer zo ver.

V3: Nuttige arbeid = 5,0 × 0,20 = 1,0 J. Geleverde arbeid = 3,0 × 0,40 = 1,2 J. η = (1,0 / 1,2) × 100% = 83%.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert katrolsets, veerkrachtmeters en meetlinten voor mechanikaexperimenten.

Bekijk het assortiment of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.