Kracht - basis
KORTE SAMENVATTING VAN WAT JE LEERDE IN DE 2E GRAAD
Embedded Files
Kracht
Kracht
GROOTHEID - KRACHT (F)
KRACHT (F) is het begrip uit de natuurkunde waarmee we een interactie tussen voorwerpen beschrijven. We zeggen: "Voorwerp 1 OEFENT EEN KRACHT UIT op voorwerp 2."
De grootheid kracht is een VECTORIĂ‹LE grootheid.
De standaard eenheid van kracht is de newton (N):
Dat wil zeggen: een kracht van 1 newton zorgt ervoor dat een massa van 1 kg elke seconde 1 m/s (= 3,6 km/h) sneller gaat.
OEFENING
Ik duw een wagentje in gang ①. Het wagentje rolt nog even verder ② maar vertraagt ③ en stopt weer.
Benoem wat er allemaal gebeurt met de beweging van het wagentje in deze situatie.
Hoe komt het dat het wagentje zo kan bewegen? In welke omstandigheden zou het wagentje zo NIET kunnen bewegen?
ANTWOORD
Ik duw tegen het wagentje. Daardoor komt het in beweging. Het wagentje versnelt dus. Als ik stop met duwen, vertraagt het wagentje weer en komt het tot stilstand.
Als ik niet zou duwen, zou het wagentje gewoon blijven staan. Nu komt het wel in beweging. Ik versnel het wagentje. Maar als ik stop met duwen, dan vertraagt het wagentje weer en stopt het.
Dat laatste zou niet gebeuren als er geen wrijving zou zijn. De wielen draaien rond een as en daar is er wrijving. (En er is ook wrijving tussen de wielen en de tafel.)Â
Hieraan zie je dat er een kracht op een voorwerp werkt:
de snelheid van het voorwerp verandert.
het voorwerp maakt een bocht.
Als je een kracht meet, heb je NIET alle informatie die je nodig hebt als je alleen meet hoe groot de waarde van die kracht is. Je weet niet alles over de kracht als je alleen een getal en een eenheid neerschrijft. KRACHT is een VECTORIĂ‹LE GROOTHEiD.
KRACHT is een VECTORIĂ‹LE GROOTHEID.
Om alles over een kracht (F) te weten, heb je nodig:
de GROOTTE van de kracht.
de RICHTING van de kracht.
de ZIN van de kracht.
het AANGRIJPINGSPUNT van de kracht.
Als we de KRACHTVECTOR noteren, doen we dat met het symbool voor kracht en we zetten er een pijltje boven.
Nettokracht
Nettokracht
OEFENING
Ik hou een bloempot omhoog en de pot beweegt niet. Hij komt ook niet in beweging. Ik zeg: "De snelheid van de bloempot verandert niet, dus er wordt ook geen kracht uitgeoefend op de bloempot."
Is die uitspraak correct?
ANTWOORD
NEE. Die uitspraak is niet correct. Als je die pot zelf vasthoudt, voel je duidelijk wél een kracht. Bovendien is het niet omdat ik die pot vasthoud dat de aarde er opeens niet meer aan trekt.
Op die pot werken deze krachten al zeker:
de zwaartekracht die de pot neerwaarts trekt.
de kracht die ik zelf opwaarts uitoefen.
TERMINOLOGIE - NETTOKRACHT (FTOT), TOTALE KRACHT, RESULTERENDE KRACHT, RESULTANTE
Als er meerdere krachten op een voorwerp werken, dan kunnen die elkaar versterken of tegenwerken. We spreken dan van de NETTOKRACHT (FTOT) die op het voorwerp wordt uitgeoefend.
De NETTOKRACHT op een voorwerp is de kracht die hetzelfde effect zou hebben als alle krachten samen die op dat voorwerp werken.
TOTALE KRACHT, RESULTERENDE KRACHT en RESULTANTE zijn synoniemen voor de nettokracht.
OEFENING
Wat doet een stilstaand object waarop de nettokracht nul is.
Wat doet een stilstaand object waarop de nettokracht niet nul is?.
Wat doet een bewegend object waarop de nettokracht nul is.
Wat doet een bewegend object waarop de nettokracht niet nul is?
OPLOSSING
Een stilstaand object waarop de nettokracht nul is, zal in stilstand blijven.
Een stilstaand object waarop de nettokracht niet nul is, zal in beweging komen (het gaat dus versnellen).
Een bewegend object waarop de nettokracht nul is, zal niet vernelllen, niet vertragen en het gaat ook geen bocht maken. Het gaat dus rechtdoor met constante snelheid (ERB).
Een bewegend object waarop de nettokracht niet nul is, zal versnelllen of vertragen en het kan ook een bocht maken.
SIMULATIE
Gebruik de simulatie Kracht en beweging: eenvoudig van Phet.
Bekijk hoe krachten samenwerken om de beweging van een object te beĂŻnvloeden.
Probeer een voorwerp te laten bewegen met een constante snelheid terwijl er tòch krachten op het voorwerp werken.
Bekijk hoe de wrijvingskracht de beweging van een voorwerp beĂŻnvloedt.
Krachten tekenen
Krachten tekenen
AFSPRAAK
Krachten (= krachtvectoren) stel je grafisch voor als een vector.
Krachtvectoren teken je met een pijl.
Die pijl geeft de lengte, de richting en de zin van de kracht weer.
Soms moet je ook een aangrijpingspunt geven als je de krachtvector tekent.
Een tekening met krachtvectoren is altijd een tekening met een schaal.
OEFENING
Een parachutist maakt tijdens het eerste deel van zijn sprong een vrije val. In de figuur zie je bij â‘ welke krachten aan het werk zijn.
Dan trekt hij zijn parachute open en plots krijg je de de situatie die je ziet in figuur ②.
Interpreteer de werking van de krachten en zeg hoe de parachutist beweegt in de situaties ①en ②.
ANTWOORD
In beide situaties beweegt de parachutist naar beneden. Wat er gebeurt hangt af van de grootte van de zwaartekracht (FZ) en van de luchtweerstand (FW) die die zwaartekracht tegenwerkt.
In situatie â‘ hebben FZ en FW een gelijke grootte maar zijn ze tegengesteld. De nettokracht is hier nul! De parachutist beweegt dus met een constante snelheid.
In situatie ② is FW plots groter geworden dan FZ. Er is nu een nettokracht die tegengesteld is aan de beweging! De parachutist vertraagt dus.
Vrijmaken (free body diagram)
Vrijmaken (free body diagram)
Een zgn. free body diagram is een vereenvoudigde weergave van alle krachten die op een bepaald object werken.
Het object waarin we geĂŻnteresseerd zijn, wordt weergegeven als een punt en de krachten worden getekend vanuit dit punt.
Wat er gebeurt met deze wagen die op een helling rijdt, wordt bepaald door de nettokracht. Die kunnen we het makkelijkst vinden door alle krachten te tekenen in een free body diagram en dan de nettokracht te gaan bepalen.
Krachten samenstellen
Krachten samenstellen
Krachten mag je niet zomaar optellen. Voor krachten heb je de VECTORSOM nodig.
Gebruik de parallellogram methode of de driehoek methode om dit grafisch te doen.
Omdat een vectortekening een tekening op schaal is, kan je schatten hoe groot de nettokracht is en welke richting en zin die heeft.
Als je een vectortekening maakt, heb je ook een goede houvast om berekeningen te maken.
SIMULATIE
Gebruik de simulatie Vector Addition van oPhysics om verschillende situaties te maken en te bestuderen.
Rood: free body diagram.
Blauw: vectorsom van de motorkracht (FM) en de weerstandskrachten (FW).
Groen: vectorsom van de zwaartekracht (FZ) en de normaalkracht (FN).
Krachten ontbinden in componenten
Krachten ontbinden in componenten
Je mag steeds Ă©Ă©n kracht ONTBINDEN in 2 krachten die samen hetzelfde doen. Die 2 krachten noemen we COMPONENTEN. Hiervoor gebruik je ook de parallellogram methode.
We geven de voorkeur aan componenten die loodrecht staan op elkaar.
In dit free body diagram hebben we de zwaartekracht vervangen door een component die evenwijdig is aan de helling en een component die loodrecht staat op de helling.
Het is vaak bijzonder handig om een contactkracht te ontbinden in 1 component loodrecht op het oppervlak en 1 component evenwijdig aan het oppervlak.
Dat komt omdat steunoppervlakken alleen loodrecht terug kunnen duwen en wrijvingskrachten alleen evenwijdig aan het contactoppervlak werken.
TERMINOLOGIE -Â NORMAALKRACHT (FN)
Een NORMAALKRACHT (FN) is de kracht loodrecht op een oppervlak die het binnendringen van een voorwerp tegenwerkt.
De trekkracht (F) op een voorwerp is hier ontbonden in een horizontale component (FH) en een verticale component (FV).
De horizontale component (FH) zal worden tegengewerkt door de wrijvingskracht. De verticale component (FV) zal worden tegengewerkt door de normaalkracht.
De zwaartekracht (FZ) op een voorwerp is hier ontbonden in een component loodrecht op het contactoppervlak (FL) en een component evenwijdig aan het contactoppervlak(FE).
De evenwijdige component (FE) zal worden tegengewerkt door de wrijvingskracht. De loodrechte component (FL) zal worden tegengewerkt door de normaalkracht.
"Slimme" ontbinding van de zwaartekracht in 2 componenten zodat je snel de nettokracht kan bepalen.
Rekenen met krachten
Rekenen met krachten
Door krachtvectoren op een slimme manier samen te stellen en/of te ontbinden, kunnen we ons in eerste instantie vaak beperken tot eenvoudige goniometrie om een nettokracht te berekenen.
Indien mogelijk werken we met krachten die loodrecht op elkaar staan. Dan zijn dit de formules die we nodig hebben:
De 1e wet van Newton
De 1e wet van Newton
= DE TRAAGHEIDSWET
DE 1e WET VAN NEWTON
(= de traagheidswet van Galilei)
Als de nettokracht op een voorwerp nul is, dan
zal het voorwerp in rust blijven als het stilstond.
zal het voorwerp rechtdoor bewegen met een constante snelheid als het in beweging was.
In deze figuur zie je de voornaamste krachten die werken wanneer deze wagen rechtdoor rijdt met een constante snelheid.
Er is geen nettokracht.
De 2e wet van Newton (light version)
De 2e wet van Newton (light version)
DE 2e WET VAN NEWTON (light version)
Als de nettokracht op een voorwerp NIET nul is, dan zal het voorwerp versnellen of vertragen en/of een bocht maken.
Het hangt van de massa van het voorwerp af hoe makkelijk het is om het te versnellen, te vertragen of een bocht te laten maken.
Een nettokracht in de richting van de beweging zorgt voor het vergroten van de snelheid. Je versnelt.
Een nettokracht die de beweging tegenwerkt zorgt voor het verkleinen van de snelheid. Je vertraagt.
Hoe groter de nettokracht, hoe makkelijker het is om snelheid te winnen. (Je zit vlugger aan de gewenste snelheid.)
Hoe groter de nettokracht, hoe makkelijker het is om snelheid te verliezen. (Je bent vlugger gestopt.)
Hoe groter de massa, hoe moeilijker het is om te versnellen, te vertragen en/of een bocht te maken.
De 3e wet van Newton
De 3e wet van Newton
= DE WET VAN ACTIE EN REACTIE
DE 3e WET VAN NEWTON
Als een voorwerp A een kracht uitoefent op een voorwerp B, dan oefent B een EVEN GROTE en TEGENGESTELDE KRACHT uit op A.
Krachten komen ALTIJD in paren. Voor elke ACTIEKRACHT is er altijd een even grote, tegengestelde REACTIEKRACHT.
Als je een wagentje in gang trekt met 2 identieke veren, zoals hier in deze figuur weergegeven, dan rekken die veren exact even veel uit. Veer 1 trekt aan veer 2 en veer 2 trekt even hard aan veer 1.
OPDRACHT
Bekijk deze video en beantwoord de vragen.
OPDRACHT
Oefen op het maken van een free body diagram.
Page updated
Report abuse