Dag Niels,
Het is begrijpelijk dat de vraag 'wat is energie' bij je opkomt.
Wat energie is, kan ik niet zeggen. We kennen energie toe aan een voorwerp of aan straling. Daarmee kan het voorwerp of de straling iets gedaan krijgen. De vallende bal kan met zijn kinetische energie bij voorbeeld een deuk in de grond maken. Infrarode straling die op je valt, kan je temperatuur verhogen: je krijgt het warm. Zo is het ook als je 's ochtends weer 'energie hebt': daarmee kun je iets gedaan krijgen.
Energie wordt wel gezien als een 'betaalmiddel' in de natuur. De ene bal draagt energie over aan een andere biljartbal. Bij een bal die je omhoog gooit, wordt kinetische energie omgezet in een andere soort, namelijk zwaarte-energie. Energie is niet stoffelijk, bestaat niet uit spul.
Je schrijft over 'domme vraag': nee, het is alles behalve een domme vraag. Het is soms dom om een vraag niet te stellen.
Groet, Jaap

Officieel zegt men: (Technische Winkler Prins Encyclopedie):



Maar zoals Jaap al aangeeft: het is het vermogen van een object om arbeid te verrichten, iets te doen. Met veel zwaarte-energie kun je naar beneden rollen en een deel van die energie daarvoor gebruiken. Een gespannen boog (veer-energie) kan ontspannen en die veer-energie gebruiken om een pijl weg te schieten (kinetische energie te geven).
Maar de "essentie" van wat energie nu is, blijft even onbekend als wat "kracht" is, "lading", "massa" en nog meer. Het zijn begrippen waarmee we kunnen rekenen (toenemen/afnemen/overhevelen) en gedrag van objecten voorspellen. Maar "WAT" het nu precies is... de natuurkundige heeft geen idee.

Je slapen / energie krijgen / fut  ideeën zijn zo gek nog niet, maar ze maken de zaken soms complex omdat je lichaam geen ideale, reversibele machine is. Je krijgt energie van een pep-talk. Maar dat is geen energie in fysieke zin. Je krijgt een andere mentale instelling waardoor je al aanwezige energie in je lichaam beschikbaar stelt.  Je zou ook nog een dag in een stoel kunnen blijven hangen. Dan "siepelt" de energie die je door eten hebt ingenomen (eten is de benzine voor jouw lichaamsmotor) langzaam weg omdat het alleen wordt gebruikt om op temperatuur te blijven en te ademhalen. Maar je kunt ook ineens opspringen en toch een deur gaan zagen of verven: dan gebruik je diezelfde energievoorraad veel sneller voor zagen, timmeren, lopen naast ook warm te blijven en adem te halen. Je zult dan ook uiteindelijk moe worden: een teken dat je energievoorraad opraakt en via eten moet worden aangevuld.

Slapen is niet energie terugkrijgen - het is wel nodig om spieren en hersenactiviteit weer naar de "beginstand" terug te brengen: ontstane afvalstoffen te verwijderen en weer alles "fris en vers" te maken. Dat proces van afvalstoffen verwijderen kost ook energie - dus het is niet zo gek dat je meestal na opstaan een ontbijt wil hebben om bij te tanken.

Omdat je lichaam niet reversibel is, heb je energie nodig om een heuvel op te klimmen. Als je daarna naar beneden gaat naar het uitgangspunt, dan zegt de natuurkunde dat de verbruikte energie 0 J is. Maar jouw lichaam beweert echt wat anders. En dat klopt, want om zwaarte-energie erbij te krijgen moet een gelijke hoeveelheid energie uit je eten daarin worden omgezet. Maar ook nog eens een hoeveelheid om je spieren te bewegen, je lichaam warm te houden e.d. Je gebruikt dus meer energie dan alleen die toename van zwaarte-energie.  Bij het naar beneden gaan gebruik je weer energie om te lopen en warm te blijven. Naar beneden gaat wel een stuk sneller en makkelijker dan naar boven: je staat die gewonnen zwaarte-energie weer af als bewegingsenergie. Maar die raak je weer kwijt omdat je met je schoenen remt en wrijving (warmte energie!) opwekt.
Eenmaal op uitgangspunt is volgens de natuurkunde alles weer bij het oude: 0 J verschil. Maar door al die irreversibele processen ben je als lichaam energie kwijt (en moet je weer eten) door warmte, spierbeweging, wrijving. 
De natuurkunde vindt dat ook maar in opgaven wordt het vaak "ideaal" (reversibel) voorgesteld.
In werkelijkheid is de tocht naar boven:
Zwaarte-energie toename = voedsel-energie - (lichaamswarmte + wrijving + spier-energie + ...)
En naar beneden:
Zwaarte-energie afname = toename kinetische energie - (lichaamswarmte + wrijving + spier-energie + ...)
Tel je die twee energie-balansen op:
 0 J   =  - 2(lichaamswarmte + wrijving + spier-energie + ...) + voedsel-energie + toename kinetische energie
voedsel-energie =  2(lichaamswarmte + wrijving + spier-energie + ...) - toename kinetische energie

Als kinetische energie en wrijving elkaar opheffen, dan komt uit voedsel lichaamswarmte en spier-energie en word je dus moe van het klimmen. Ook zal zegt het "ideale" proces dat er 0 J is gebruikt.

 Dag Niels,

Slimme vraag. Kort antwoord : we hebben geen idee wat het IS. Sorry. 

Wie weet komen we daar ooit achter. Tot die tijd is en blijft het een bruikbaar concept, dat in alle gebieden van de natuurkunde een (hoofd)rol speelt. Een aantal voorbeelden daarvan gaven Jaap en Theo hierboven al. 

Groet, Jan

Beste meneer Jan, Jaap en Theo, 

Bedankt voor de uiteenzetting. Ik heb het goed doorgelezen, maar ik blijf het een lastig begrip vinden.

Vooral het citaat van meneer Theo:

"Eenmaal op uitgangspunt is volgens de natuurkunde alles weer bij het oude: 0 J verschil."

Ik vermoed dat dit een onderwerp is wat even moet bezinken voor het in mijn hoofd ook een plaatsje heeft. Het zelfde geldt voor het begrip verrichtte arbeid (W = F x s). 

Dankuwel,

Niels

De natuurkunde zegt: stel dat een voorwerp op positie X een energie 0 J heeft (we spreken nooit over absolute energiewaarden - alleen over energieverschillen). Bijvoorbeeld jijzelf beneden een heuvel.
Dan loop je omhoog naar de top, Δh hoger dan beneden. Je zwaarte-energie neemt toe met waarde mgΔh.  Daarna loop je terug naar je uitgangspositie. Je zwaarte energie neemt af met mgΔh.
Netto is je zwaarte-energie met 0 J veranderd.
De arbeid die de zwaartekracht in het ideale geval wordt verricht is  -mgΔh omhoog (kracht en richting tegengesteld). Tegelijkertijd verricht jij dezelfde hoeveelheid arbeid W = Fs = +FΔh omhoog. Die kracht F die je uitoefent om omhoog te komen is gelijk in grootte aan de zwaartekracht, maar gaat er tegenin. F is in grootte dus ook F = mg.
Naar beneden toe verricht de zwaartekracht positieve arbeid +mgΔh (kracht en richting gelijk) en jij  evenveel negatief (kracht en richting tegengesteld, Δh <0 )
Beneden aangekomen heb je evenveel positieve als negatieve arbeid verricht: netto nul. Op je uitgangspunt heb je dus weer evenveel energie als voor de beklimming en afdaling.

In realiteit klopt het niet: het klimmen kost je meer energie dan "ideaal" omdat je energie nodig hebt om je spieren te gebruiken en je lichaam op temperatuur te houden. Dat geldt ook voor de afdaling. Buiten het ideale geval (0 J energie gebruik netto) heb je dus je niet-ideale extra energiekosten om je lichaam te gebruiken - wat uiteindelijk allemaal als "warmte-energie" wordt omgezet en "verloren" gaat (dwz de omgeving opwarmt al zal dat een niet meetbaar verschil geven). Die extra energie moet je dus steeds aanvullen: eten.
Ideaal kost de heuvelklim/afdaling 0 J energie - jij ervaart als niet-ideaal dat het wel energie kost. Omdat er extra factoren gelden die we in het ideale geval negeren.

 Wat Theo daarmee bedoelt is de wet van behoud van energie.

Er is in het heelal een totale hoeveelheid energie . 
Die manifesteert zich in verschillende vormen. 
Die wet zegt dat de totale hoeveelheid energie gelijk blijft, niet toeneemt of afneemt. 
Dat geldt op grote schaal voor het heelal als geheel, maar ook op kleinere schaal binnen elk gesloten systeem.

Voorbeeld gesloten systeem:
Bal op een toren heeft zwaarte-energie (andere namen hoogte-energie of potentiële energie). 
Hoeveelheid bijv 100 J. 
Hij hangt stil, bewegingsenergie  0 J.
totaal 100 J in dit gesloten systeem. 

Bal valt naar beneden. Zwaarte-energie neemt daardoor af, maar we zien de bewegingsenergie toenemen en toenemen naarmate de hoogte afneemt. 
Halverwege de toren is er nog 50 J zwaarte-energie over. 
Het totaal blijft hoe dan ook 100 J (wet van behoud van energie), de conclusie is dat de bal nu 50 J bewegingsenergie  heeft gekregen.

vlak boven de grond geen zwaarte-energie meer over, 
Het totaal blijft hoe dan ook 100 J (wet van behoud van energie), de conclusie is dat de bal intussen 100 J bewegingsenergie heeft gekregen.

en dan komt de klap, even later ligt de bal stil op de grond, zwaarte-energie 0, bewegingsenergie 0. Het totaal blijft hoe dan ook 100 J (wet van behoud van energie). Waar zijn die 100 J nu dan heen?
Die zijn tijdens de klap omgezet in energie die in geluidsgolven kroop (beweging van luchtmoleculen), er is materie verplaatst en verwrongen, en er is warmte (door wrijving enz, en warmte is ook een vorm van energie) vrijgekomen. Totaal 100 J. 

Nog steeds geen idee wat energie IS, maar het concept geeft me de gelegenheid natuurkundige processen te voorspellen. Bijvoorbeeld ook: Zoveel joule in een liter water en ik weet nauwkeurig wat de temperatuur zal worden. 

Hopelijk zo iets minder vaag?

Groet, Jan
 

Beste meneer Theo en Jan, 

Ik peins dat ik het begin te begrijpen. Ik denk teveel in mijn eigen energie. En de wet van behoud van energie maakt natuurlijk geen onderscheid in wat "nuttig" is. Voor mijzelf even neergezet: Een lamp brandt, geeft daarmee licht en warmte. Deze warmte is voor mij niet nuttig, althans op het eerste gezicht niet, het gaat mij om het licht. Maar is wel een onderdeel van de wet van behoud van energie. 

Het begrip begint te 'landen'. 
Het voorbeeld van meneer Theo is mij duidelijk, tenaan zien van het naar boven en naar beneden lopen. Het feit dat ik daar moe van ben geworden, heeft mij energie gekost. Maar is natuurkundig niet relevant in dit geval. (Ik zal wat moeten eten om weer op krachten te komen, zoals door meneer Jaap eerder is verwoord)

Ook het voorbeeld van meneer Jan is super duidelijk: Hoog: 100J, valt wordt omgezet in beweging tot 100J, maar die 100J is niet weg, die wordt weer omgezet in voor mij op dat moment niet zo'n nuttige energie (geluid, warmte enz). 

Ik gegrijp nu inderdaad dat het een hulpmiddel is om natuurkundige verschijnselen te duiden. 

Dank!

Niels

 Nou ja, het is waarschijnlijk wel méér dan een "hulpmiddel", maar als je het zo gebruikt kan er in elk geval weinig fout gaan, en wen je vanzelf gaandeweg aan het concept. 

Groet, Jan