Samenvatting Hoofdstuk 04

Samenvatting Hoofdstuk 4, 4 VWO Kracht: Symbool F, eenheid N (Newton). Kracht is een vector: aangrijpingspunt, grootte en richting Soorten krachten Zwaartekracht is de kracht waarmee de aarde aan een voorwerp trekt: Fz = m ∙ g De richting is altijd loodrecht naar beneden gericht. Het aangrijpingspunt is in het massamiddelpunt of zwaartepunt van het voorwerp. Dit hoeft niet in het midden te liggen. Gravitatieconstante g = 9.81 N / kg. Deze hangt af van de plaats op aarde en de afstand tot het aardoppervlak Veerkracht is de kracht die een uitgerekte veer op een voorwerp uitoefent. Het is dus ook de kracht die je nodig hebt om een veer uit te rekken. Fv = C ∙ u. u is de uitrekking in meters en C is de veerconstante in N/m. De veerconstante is afhankelijk van de soort veer en zegt iets over de stugheid. Een newtonmeter / veerunster is een toepassing van veerkracht. Wrijvingskracht bestaat uit schuifwrijving, rolwrijving en luchtwrijving en zijn allen tegen de bewegingsrichting in. Schuifwrijving hangt af van massa en de ruwheid van de oppervlakken Rolwrijving hangt af van massa en de vervorming van de rollende oppervlakken Luchtwrijving hangt af van snelheid, frontaal oppervlak en stroomlijn Normaalkracht is de reactiekracht als gevolg van de zwaartekracht op een oppervlak. De normaalkracht is altijd loodrecht op het oppervlak waarop een voorwerp rust Krachten samenstellen : Wanneer meerdere krachten op een voorwerp werken kun je een nettokracht of resultante berekenen. Als twee krachten dezelfde richting hebben is de nettokracht Fr = F1 + F2. Als twee krachten tegenovergesteld zijn, is de nettokracht in de richting van de grootste: Fr = F1 - F2. Als twee krachten een willekeurige richting hebben, kun je met een krachtenparallellogram de resultante samenstellen

Als de krachten F1 en F2 loodrecht op elkaar staan, krijg je een krachtenrechthoek. Fr = √(F12 + F22) tan a = F1 / F2 Krachten ontbinden: Een kracht is te ontbinden in 2 loodrechte componenten die hetzelfde effect hebben als de originele kracht (zie rechterfiguur hierboven) F1 = Fr sin a F2 = Fr cos a Krachten in evenwicht: Als de resultante van de krachten op een voorwerp nul is (ofwel de som van alle krachten op een voorwerp is nul), dan staat het voorwerp stil of beweegt met een constante (eenparige) snelheid (Eerste wet van Newton): Σ F = 0 Bij parachutespringen heb je eerst een resulterende kracht naar beneden (FR = Fz – Fw), waardoor je versnelt. Door de versnelling neemt de wrijvingskracht toe, totdat deze even groot is als de Fz. Dan is de resulterende kracht nul en val je met constante snelheid. Als je de parachute opent, wordt Fw groter dan Fz en heb je een resulterende kracht omhoog. Dit resulteert in een vertraging. Doordat je vertraagt,

wordt ook je wrijvingskracht weer kleiner, totdat deze weer gelijk is aan de zwaartekracht en je met een constante lagere snelheid valt. Draaibeweging: Het krachtmoment M is gelijk aan de kracht F keer de loodrechte afstand tot de werklijn van de kracht, de arm r --> M = F ∙ r (eenheid Nm) Een krachtmoment zorgt voor een draaibeweging met de klok mee (rechtsdraaiend) of tegen de klok in (linksdraaiend). Bij momentenevenwicht zijn alle linksdraaiende en rechtsdraaiende momenten gelijk aan elkaar: Σ ML = Σ MR Als er een momentenevenwicht is, staat het voorwerp stil of draait met constante snelheid rond Toepassingen Fietsen: Een kleiner tandwiel voor zet een grotere kracht op de ketting naar achteren Een groter tandwiel achter geeft dan een grotere voorwaartse kracht op het wegdek Nadeel hiervan is dat je meer moet trappen Zeilen: Een schuinliggende zeilboot heeft een momentenevenwicht als gevolg van de windkracht en de zwaartekracht op de kiel Werktuigen en gereedschappen: Het vergroten van het effect van de menselijke spierkracht kan met behulp van bijvoorbeeld steeksleutels en kruiwagens (hefboom). Bij een kruiwagen zit het draaipunt bij het wiel. Vergeet niet dat in het draaipunt ook altijd een reactiekracht aanwezig is. Katrol: Met een vast katrol kost het je twee keer zoveel kracht om een voorwerp op te hijsen als met een losse katrol. Een vast katrol verandert alleen de richting van de spierkracht die je uitoefent. Een los katrol maakt het werk lichter. Nadeel is dat je meer afstand moet afleggen bij het binnenhalen van het touw. Overbrenging: Bij snaaroverbrenging is een snaar strak gespannen tussen twee schijven. (vergelijkbaar met een fiets). Bij tandwieloverbrenging haken twee tandwielen in elkaar en kun je de kracht die je moet uitvoeren aanpassen door middel van de verhouding van het aantal tandwielen. Het voordeel van snaaroverbrenging is dat de schijven ver uit elkaar kunnen liggen (tandwielen moeten tegen elkaar aan liggen). Nadeel van snaaroverbrenging is de slip die kan optreden. (tandwielen zijn veel sterker)