Wat is energie?
Energie beschrijft het vermogen van een voorwerp om arbeid te verrichten. Arbeid is de overdracht van energie die plaatsvindt wanneer een externe kracht een voorwerp beweegt.
Er zijn twee hoofdtypen energie. Het zijn kinetische energie en potentiële energie. Mechanische energie is de som van de kinetische en de potentiële energie in een systeem.
Misconception Alert
Energie is geen tastbaar iets. Dit kan het voor kinderen en volwassenen moeilijk maken om het concept te begrijpen. Energie beschrijft het vermogen van een voorwerp om verandering te veroorzaken of arbeid te verrichten.
Kinetische energie: De energie van beweging
Een bewegend voorwerp heeft kinetische energie. Hoe sneller het beweegt, hoe meer kinetische energie het heeft. Geluid, warmte en elektriciteit zijn allemaal voorbeelden van kinetische energie.
Geluidsenergie
Geluidsenergie beweegt zich door stoffen in longitudinale golven. Deze golven moeten door een medium als lucht of water reizen. Geluidsgolven ontstaan wanneer een kracht een voorwerp in trilling brengt. Bijvoorbeeld een hand die op een trommel slaat, creëert geluidsgolven.
Thermische energie
Thermische energie is een andere manier om warmte te zeggen. Het komt van de beweging van atomen en moleculen in materie. Hoe sneller de moleculen bewegen, hoe heter de materie wordt. En hoe heter de materie wordt, hoe meer thermische energie het heeft. Denk maar aan kokend water op het fornuis. Als het water opwarmt, bewegen de moleculen steeds sneller.
Elektrische energie
Elektronen zijn kleine geladen deeltjes. Wanneer ze bewegen, produceren ze elektrische energie. Bewegende elektronen dragen energie over door een elektrische geleider. Elk apparaat dat je in het stopcontact moet steken, werkt op elektrische energie.
Potentiële energie: Opgeslagen energie
Potentiaal-energie is opgeslagen in een stilstaand voorwerp. Wanneer het voorwerp beweegt, verandert zijn energie van potentiële in kinetische. Deze voorwerpen hebben allemaal potentiële energie:
- Het water achter een dam
- Een rots op de top van een heuvel
- Vuurwerk dat op het punt staat gelanceerd te worden
Chemische potentiële energie
Chemische potentiële energie is opgeslagen in de bindingen van moleculen. Zij komt vrij door een chemische reactie. Chemische potentiële energie produceert gewoonlijk thermische energie. Bijvoorbeeld, het aardgas dat in een oven wordt verbrand, geeft warmte af. Evenzo komt de energie die is opgeslagen in het voedsel dat je eet vrij door de spijsvertering.
Gravitationele potentiële energie
De hoogte en het gewicht van een voorwerp geven het gravitationele potentiële energie. Hoe hoger en zwaarder het voorwerp, hoe meer potentiële gravitatie-energie het heeft. Denk aan water dat over een waterval stroomt. Hoe hoger de waterval, hoe meer gravitationele potentiële energie het water heeft.
Misconception Alert
Je denkt misschien dat een voorwerp in rust geen energie heeft. Een voorwerp in rust heeft geen kinetische energie. Maar afhankelijk van zijn positie, zal het een vorm van potentiële energie hebben. Als je een steen boven de grond houdt, heeft het gravitationele potentiële energie. En de banaan die u als ontbijt at, had chemische potentiële energie.
Mechanische energie
Mechanische energie is de som van de energie in een mechanisch systeem. Zij omvat zowel kinetische energie als potentiële energie. Dus voorwerpen hebben mechanische energie als ze in beweging zijn. En ze hebben het ook als ze de potentie hebben om te bewegen. Een auto die over de snelweg rijdt heeft mechanische energie. En dat geldt ook voor een boek dat je in de lucht houdt.
Hoe sneller een voorwerp beweegt, hoe meer energie het opslaat. Deze opgeslagen energie kan worden gebruikt om een kracht uit te oefenen op een ander voorwerp. Met andere woorden, het doet werk op het voorwerp. Denk maar aan een sloopkogel die een gebouw sloopt. Hij heeft potentiële energie omdat hij in de lucht wordt gehouden. Terwijl hij naar het gebouw slingert, wordt de energie omgezet in kinetische energie. Uiteindelijk komt de bal in contact met een muur. Op dat moment oefent de kinetische energie van de bal een kracht uit op het gebouw, waardoor het naar beneden kan vallen.
Misconception Alert
Energie kan niet worden gecreëerd of vernietigd. Ze kan alleen in verschillende vormen worden veranderd. Om de omzetting van energie te demonstreren, laat kinderen hun handen tegen elkaar wrijven. Het wrijven is een voorbeeld van mechanische energie. En de kinderen kunnen de warmte voelen wanneer die wordt omgezet in thermische energie.
Energie is overal en in elk deel van ons leven. In feite kun je niet leven zonder! Hoe zou je overleven zonder thermische energie van de zon of chemische energie van het voedsel dat je eet?