Krachten - Sleutel (1) PDF

Krachten 1 De grootheid ‘Kracht’ Breken, plooien, duwen zijn activiteiten waarbij je een kracht uitoefent op het voorwerp. 145: Effect van een kracht Blikpers Botsing In de voorbeelden is het effect van de kracht een vervorming. Dit noemen we...

Krachten 1 De grootheid ‘Kracht’ Breken, plooien, duwen zijn activiteiten waarbij je een kracht uitoefent op het voorwerp. 145: Effect van een kracht Blikpers Botsing In de voorbeelden is het effect van de kracht een vervorming. Dit noemen we het statische effect van de kracht. Bij een vervorming kunnen we nog het onderscheid maken tussen: 1) Elastische vervorming : de oorspronkelijke vorm keert terug van het voorwerp 2) Plastische vervorming : blijvende vervorming N 8 r Een kracht kan ook de bewegingstoestand van een voorwerp NN Le veranderen; Dan spreken we van het dynamisch effect van een Zig mak} kracht. TEE Vb Je kan een auto vooruit duwen (versnellen) Een fietser kanje stoppen door hem tegen te houden (vertragen) Een plotse rukwind kan je opzij blazen (van richting doen veranderen) Cursus natuurwetenschappen Tweede graad 57  Door de “windkracht ‘ komt de boot in beweging Een kracht kan een voorwerp vervormen dat is het statisch effect van een kracht Een kracht kan de bewegingstoestand van een voorwerp veranderen dat is het dynamisch effect van een kracht Bte Soorten krachten ! 2 DA cala Ul Ee d 5 d ' ' Ô he À Aa DA £ sage Wall Ven net Nrd Loan, al | Cursus natuurwetenschappen Tweede graad 58  A8. Krachten meten Om een kracht te meten steunen we op het statisch effect van een kracht. Als je op een veer een kracht uitoefent wordt ze vervormd, ze rekt uit als je eraan trekt. Hoe groter de kracht hoe groter de uitrekking. Als je een veer ijkt, dwz een schaal erop aanbrengt kun je de kracht op de veer aflezen. Zo een geijkte veer noemen we een dynamometer. De SI eenheid van kracht is de Newton (N) genoemd naar de beroemde Engelse geleerde Isaac Newton. Krachten meet je met een dynamometer. De eenheid van kracht „F, is newton (N) Voorbeeld van een dynamometer Vragen e In onderstaande gevallen werkt minstens 1 kracht. Beantwoord telkens de volgende vragen. a) Welke soort kracht wordt uitgeoefend? b) Wie of wat oefent de kracht uit? c) Waarop werkt de kracht d) Wat is het effect van de kracht -een zeilboot beweegt voort a) windkracht (en waterweerstand) b) de wind (en het water) c) de kracht van de wind werkt op het zeil van de zeilboot. De waterweerstand werkt op de onderkant van de boot. d) De zeilboot beweegt voort door de kracht van de wind die het zeil duwt en de kracht van waterweerstand die de beweging van de boot beïnvloedt -een lawine beweegt naar beneden a) zwaartekracht b) de aarde oefent de kracht van zwaartekracht uit op de sneeuw en het ijs. Cursus natuurwetenschappen Tweede graad 59 c) de zwaartekracht werkt op de massa van de sneeuw en het ijs in de lawine d) de sneeuw en het ijs in de lawine bewegen naar beneden, waardoor de lawine ontstaat en naar beneden rolt. -je stopt met de fiets a) wrijvingskracht b) De remmen van de fiets oefenen een kracht uit op de wielen. Daarnaast is er ook de wrijvingskracht tussen de wielen en de ondergrond c) De kracht van de remmen werkt op de wielen van de fiets. De wrijvingskracht werkt op de contactpunten tussen de wielen en de ondergrond d) De fiets vertraagt en stopt doordat de kracht van de remmen en de wrijvingskracht de beweging van de fiets tegenwerkt -je verzamelt gevallen naalden met een magneet a) Magnetische kracht. b) De magneet oefent de kracht uit c) De magnetische kracht werkt op de metalen naalden die door de magneet worden aangetrokken. d) De naalden worden aangetrokken en verzameld door de magneet -je rekt een spierversterker uit a) Spanningskracht. b) Jijzelf c) De kracht werkt op de spierversterker (bijvoorbeeld een elastiek of een weerstandsband). d) De spierversterker wordt uitgerekt en ondergaat een grotere spanning. -je zakt tijdens het schaatsen door het ijs a) Zwaartekracht en kracht van het ijs (of het gebrek daaraan). b) De aarde oefent de zwaartekracht uit op jou, terwijl het ijs een kracht uitoefent die uiteindelijk niet voldoende is om je te ondersteunen. c) De zwaartekracht werkt op jouw lichaam, terwijl het ijs werkt op het contactpunt tussen jou en het ijs. d) Je zakt door het ijs omdat de kracht van de zwaartekracht je naar beneden trekt, en het ijs niet genoeg kracht kan uitoefenen om je te ondersteunen. 1.1.9. Voorstelling van een kracht Wanneer je een auto voortduwt is de plaats waar je duwt het aangrijpingspunt van de kracht. Je duwt volgens een bepaalde richting en een bepaalde zin waarin je de beweging wil. Een spookrijder beweegt technisch gesproken wel in dezelfde richting als de andere auto’s maar niet in dezelfde zin. Je moet uiteraard ook hard genoeg duwen om de auto in beweging te krijgen: dat is de grootte van de kracht. We stellen een kracht voor door een pijl. Een kracht heeft 4 kenmerken: -aangrijpingspunt -richting Cursus natuurwetenschappen Tweede graad 60 Ii -zin -grootte Zo een grootheid noemen we een vectoriële grootheid. De krachtvector wordt voorgesteld door het symbool F. Meestal werken er op een voorwerp meerdere krachten tegelijkertijd. De resulterende kracht is dan de vectorsom van alle op het voorwerp inwerkende krachten. We herleiden het voorwerp waarop de verscheidene krachten inwerken tot een punt, het massamiddelpunt genoemd. Op die manier hebben alle krachten hetzelfde aangrijpingspunt. Fa =Fi+Fr4+E+Fs + Vul op de figuur elk kenmerk in: Cursus natuurwetenschappen Tweede graad 61  1.1.10. Verscheidene krachten op een voorwerp (1 dimensie) Als een auto door meerdere personen voortgeduwd wordt die een kracht uitoefenen speken we van resulterende kracht of resultante van meerdere krachten. Als beide krachten werken in dezelfde richting dan is de resultante gelijk aan de som van 2 krachten. Fres=F1+F2 Vb: als de ene kracht 100N is en de andere 75N, dan is de resulterende kracht Fres=F1+F2=175N Als beide krachten werken in dezelfde richting maar in tegengestelde zin zoals bij touwtrekken dan is de resultante gelijk aan het verschil tussen de grootste en kleinste kracht en heeft ze de zin van de grootste kracht. VB Als de ene kracht 200N is en de andere 160N dan is de resulterende kracht Fres=200N-160N=40N Als de krachten even groot zijn is de resulterende kracht gelijk aan nul. Cursus natuurwetenschappen Tweede graad 62  1) Jan vraagt Tom om de slee voort te duwen, Tom mag dan al sterk zijn, slim is hij niet. Het lukt Tom aanvankelijk niet de slee voort te duwen omdat één van de kenmerken van de kracht die hij uitoefent fout is. Welke? 2) In onderstaande figuren werkt telkens meer dan 1 kracht op hetzelfde voorwerp. Bereken en teken telkens de resulterende kracht. a Fo =__öt smet = \Soll C Fies = Bore loos sotle 2ooN b Fes =_ Loot op = toet d Fog = \Do loo zo Cursus natuurwetenschappen Tweede graad 63 Krachten met verschillende richting optellen kunnen we met de parallellogrammethode: Gebruik een geodriehoek! Teken de twee krachten op schaal met de juiste hoek ertussen. 2. Beschouw de twee pijlen als twee zijden van een parallellogram. Maak dit parallellogram af door evenwijdig aan de twee pijlen de twee andere zijden te tekenen. 3. Teken een pijl als diagonaal van de parallellogram. Deze pijl begint waar de oorspronkelijke pijlen ook beginnen. Richting van de pijl= richting van de resulterende kracht Grootte van de pijl= grootte van de resulterende kracht \ \ \ \ \ PÁ \ / N / \ Pá Teken de resulterende Kracht. \ , \ / \ \ , Cursus natuurwetenschappen Tweede graad 64  1.111. Oefeningen op samenstellen en ontbinden van krachten Opdracht À: Jef wil een kast verschuiven en duwt ertegen met een kracht van 100 N. Fien komt helpen en duwt mee met een kracht van 100 N. Stel de situatie hieronder schematisch voor: De krachten werken elkaar tegen / met elkaar mee. (Schrap wat niet past.) > De twee vectoren hebben dezelfde richting: ja / nee. > De twee vectoren hebben dezelfde / verschillende zin. > We verkrijgen de totale vector door de 2 vectoren op te tellen /af te trekken. Opdracht B: Twee teams zijn aan het touwtrekken. ‘a) Stel de situatie schematisch voor. b) Stel: Ze trekken beide even hard aan het touw. Het touw gaat dan naar links / rechts / staat stil. c) Stel: Team 1 (links) trekt harder dan team 2. Het touw gaat dan naar links/ rechts / staat stil. >De twee vectoren hebben dezelfde richting: ja / nee. >De twee vectoren hebben dezelfde / verschillende zin. > We verkrijgen de totale vector door de 2 vectoren op te tellen /af te trekken. Opdracht C: a) Teken de totale kracht in schaal in de volgende situaties. b) Bereken de totale kracht. Grafisch ie LA LA |Fror] k Ee 500 {150 Cs ke en Er > N N 5 500 |200 |3ocu F2 — DK MR En < Er 300 {300 | =F2 En El en ie NIN Ee an 300 [300 | con | eds} | am Ì E amd > N N Cursus natuurwetenschappen Tweede graad 65 Cursus hatuurwe tenschappen Tweede graad 66 Soorten krachten 1. Zwaartekracht (Gravitatiekracht) - Omschrijving : Dit is de kracht waarmee de aarde (of een ander hemellichaam) objecten aantrekt. - Voorbeeld: Als je een bal omhoog gooit, trekt de zwaartekracht de bal weer terug naar beneden. - Formule: F = mg, waarbij F de kracht is, m de massa, en g de zwaartekrachtversnelling (op aarde ongeveer 9,81m/s? 2. Spankracht (of Touwkracht) - Omschrijving: Dit is de kracht die ontstaat in een strakgetrokken touw, kabel of draad wanneer er aan beide uiteinden getrokken wordt. - Voorbeeld: Wanneer je een emmer aan een touw omhoog trekt, zorgt de spankracht in het touw ervoor dat de emmer niet valt. 3. Wrijvingskracht - Omschrijving: Dit is de kracht die optreedt wanneer twee oppervlakken over elkaar bewegen, en die de beweging probeert tegen te werken. - Voorbeeld: Als je een doos over de vloer duwt, zorgt de wrijvingskracht ervoor dat de doos langzamer gaat of stopt. - Soorten wrijvingskracht: - Statische wrijving: Tussen twee stilstaande objecten. - Kinetische wrijving: Wanneer een object in beweging ís. 4,Normaalkracht - Omschrijving: Dit is de kracht die een oppervlak uitoefent loodrecht op een object dat erop rust. Het is een reactiekracht op de zwaartekracht. - Voorbeeld: Als een boek op tafel ligt, oefent de tafel een normaalkracht uit op het boek, waardoor het niet door de tafel heen valt. 5. Veerkracht - Omschrijving: Dit is de kracht die in een veer of elastisch materiaal ontstaat wanneer het uitgerekt of ingedrukt wordt. - Voorbeeld: Een trampoline oefent veerkracht uit wanneerje erop springt. - Formule: F =kx, waarbij kde veerconstante is en x de uitrekking of indrukking. 6. Resultante Kracht(Netto Kracht) - Omschrijving: Dit is de totale kracht die op een object werkt als gevolg van alle afzonderlijke krachten samen. Als de resultante kracht niet nul is, zal het object versnellen. - Voorbeeld: Wanneerje een auto duwt en de wrijvingskracht minder is dan de kracht die je uitoefent, zal de auto vooruit gaan omdat de resultante kracht niet nul is. 7. Centripetale Kracht - Omschrijving: Deze kracht is nodig om een object in een cirkelvormige baan te houden. Het trekt het object constant naar het middelpunt van de cirkel. - Voorbeeld: Bij een draaiende kermisattractie zorgt de centripetale kracht ervoor datje in de cirkelvormige beweging blijft. 8.Magnetische en Elektrische Krachten - Magnetische kracht: De kracht tussen magneten of tussen een magneet en een elektrisch geladen deeltje. - Elektrische kracht: De kracht tussen elektrische ladingen (positief en negatief). Geladen deeltjes kunnen elkaar aantrekken of afstoten. - Voorbeeld: De aantrekkingskracht tussen de noord- en zuidpool van twee magneten.