Practicum: Energieomzettingen – pot. en kin. energie – Natuurkunde Klas 1 HAVO

In dit practicum voor klas 1 HAVO onderzoek je de omzetting van potentiële energie naar kinetische energie bij een vallend gewicht. Je verifieert de wet van behoud van energie en berekent de snelheid bij de bodem via energieberekening.

Leerdoel

Na dit practicum kun je de formules voor potentiële (E_pot = m·g·h) en kinetische energie (E_kin = ½·m·v²) toepassen, de wet van behoud van energie uitleggen, en de omzetting beschrijven via een energiediagram (Sankey).

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: HAVO klas 1 | Vak: Natuurkunde | Domein: C2 Energieomzettingen | Potentiële energie, kinetische energie, arbeid, wet van behoud van energie, Sankey, rendement

Benodigdheden

• Metalen kogel of zwaar blokje (m bekend, ≈200 g)
• Lichtpoortje + timer op twee hoogten (h₁ en h₂ = h₁ + 0,50 m)
• Meterstok, analytische balans
• Alternatief: smartphone met videoanalyse-app (Tracker)

Achtergrondinformatie

Potentiële energie: E_pot = m × g × h (g = 9,81 m/s²). Kinetische energie: E_kin = ½ × m × v². Wet van behoud van energie: in een gesloten systeem zonder wrijving: E_pot,begin + E_kin,begin = E_pot,eind + E_kin,eind. Bij vrije val van rust: E_kin = E_pot,verlies → ½mv² = mgh → v = √(2gh).

Werkwijze

1. Weeg het blokje (m in kg). Stel lichtpoortje in op hoogte h = 0 (referentieniveau).
2. Laat het blokje van hoogtes h = 0,20 m, 0,40 m, 0,60 m, 0,80 m vallen (los van rust). Lees de snelheid af van de lichtpoortje-timer (v in m/s).
3. Bereken per hoogte: E_pot = mgh en E_kin = ½mv². Vergelijk.

Meettabel (m = 0,200 kg, g = 9,81 m/s²)

Verwerkingsvragen

1. Bereken de theoretische snelheid bij h = 0,60 m (gebruik v = √(2gh)).
2. De gemeten snelheid is lager dan de theoretische. Verklaar waarheen de “ontbrekende” energie gaat.
3. Een fiets (m = 80 kg, inclusief fietser) rijdt van een heuvel (h = 5,0 m). Bereken v_max onderaan (geen wrijving).

Uitwerking

V1: v = √(2 × 9,81 × 0,60) = √(11,77) = 3,43 m/s.

V2: Luchtverstand en luchtwrijving zetten kinetische energie om in warmte. De totale mechanische energie (E_pot + E_kin) is niet bewaard omdat er externe krachten (luchtwrijving) arbeid verrichten op het blokje. De “ontbrekende” energie is omgezet in thermische energie (warmte van de lucht).

V3: E_pot = E_kin: mgh = ½mv² → v = √(2gh) = √(2 × 9,81 × 5,0) = √(98,1) = 9,9 m/s ≈ 35,6 km/h.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert lichtpoortjes, digitale timers en dataloggers voor energie-praktika in het voortgezet onderwijs.

Bekijk het assortiment natuurkunde of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

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