Hoofdstuk 1, Kracht en druk

Natuurkunde hoofdstuk 1 paragraat 1 t/m 5

Paragraaf 1
Krachten die op andere mensen of voorwerpen worden uitgeoefend kun je niet voelen. Maar je kunt soms wel de gevolgen van de werking van de kracht zien:

• Een voorwerp kan vervormen.
o Deze vervorming kan elastisch zijn: Als de kracht niet meer werkt, keert de oorspronkelijke vorm weer terug.
o Deze vervorming kan plastisch zijn: Het voorwerp wordt blijvend vervormd.

• De beweging van een voorwerp kan veranderen. (Bijv.: Een snelheid van een bal die vergroot en verkleind wordt).

Verschillende krachten:
• Veerkracht (Fυ); Als je een stuk elastiek uitrekt, voel je het stuk elastiek aan je handen trekken. Veerkracht ontstaat, als elastische voorwerpen uitgerekt (of ingedrukt) worden.
• Spierkracht (Fsp); Als je een deur dichtdoet, oefenen je handen een kracht uit op de deur. Spierkracht ontstaat, doordat de spieren in je lichaam zich samentrekken.
• Zwaartekracht (Fz); Als je een pen loslaat, valt deze naar de grond. Deze valbeweging is het gevolg van een aantrekkende kracht door de aarde.

Newton (N) is de eenheid van kracht. Hiermee kun je krachten meten. Deze eenheid is genoemd naar de Engelse natuurkundige Isaac Newton.
Om een appel van 100 gram op te tillen heb je een kracht nodig van (ongeveer) 1 N.

Vector: Het teken van pijlen in tekeningen of foto’s om de kracht aan te geven. Voor het tekenen van krachten gelden de volgende regels:

1) De richting van de pijl geeft aan, in welke richting de kracht werkt.
2) De plaats waar je de pijl laat beginnen, geeft de plaats aan waar de kracht wordt uitgeoefend.
3) De lengte van de pijl geeft aan hoe groot de kracht is.

De nettokracht: De kracht die hetzelfde gevolg heeft als alle krachten samen.

Paragraaf 2
Zwaartekracht en gewicht zijn verschillende krachten. De zwaartekracht werkt altijd op het voorwerp, terwijl het gewicht een kracht is van het voorwerp op de ondergrond of het koord.

De zwaartekracht en het gewicht zijn in rustsituaties gelijk qua grootte, maar in sommige andere situaties niet:
• Maar als je bijvoorbeeld wandelt, verandert je gewicht voortdurend, terwijl de zwaartekracht steeds hetzelfde blijft.
• Op een vallende steen werkt wel de zwaartekracht, maar tijdens de val heeft de steen geen gewicht. Hij is dan gewichtloos, omdat hij geen kracht op de grond of op een ‘ophangpunt uitoefent.

Alle voorwerpen oefenen een aantrekkende kracht op elkaar uit. Dat komt doordat alle voorwerpen massa hebben. Deze aantrekkingskracht is groter:
• Als de massa’s van de voorwerpen groter zijn.
• Als de voorwerpen zich dichter bij elkaar bevinden.

De zwaartekracht op een potlood is een voorbeeld van de aantrekkingskracht tussen twee massa’s: die van het potlood en die van de aarde. Dat een boek harder wordt aangetrokken door de aarde komt, doordat de massa van het boek groter is.

Elk voorwerp heeft een zwaartepunt. Dit is een punt waar je de zwaartekracht kunt laten ‘aangrijpen’. Als het zwaartepunt van het voorwerp boven het steunvlak ligt, is het voorwerp in evenwicht. Als het zwaartepunt zich niet boven het steunvlak bevindt, zal het voorwerp gaan kantelen.

Je kunt de plaats van het zwaartepunt als volgt bepalen:
1) Hang het voorwerp op. Teken vanuit het ophangpunt een lijn l recht naar beneden.
2) Hang het voorwerp aan een ader ophangpunt op. Teken vanuit dit tweede ophangpunt een lijn m recht naar beneden.
3) De lijnen l en m snijden elkaar in het zwaartepunt Z.

Je kunt de stabiliteit op twee manieren vergroten:
1) Je kunt het steunvlak groter maken. Een auto is stabieler naarmate de afstand van de wielen groter is.
2) Je kunt ervoor te zorgen, dat het zwaartepunt lager komt te liggen. Een auto is stabieler naarmate de (zware) motor lager in het voertuig geplaats wordt. Je kunt het zwaartepunt ook verlagen door meer massa aan de onderkant van een voorwerp aan te brengen. Een hijskraan wordt bijvoorbeeld stabieler gemaakt door de voet te verzwaren met blokken beton.

Paragraaf 3
Voor het meten van krachten gebruiken we een krachtmeter met een schaalverdeling in newton. Een voorwerp met een massa van 1 kilogram ondervindt een zwaartekracht van 10N.

Let bij het tekenen van krachten op het volgende:
• Zorg ervoor dat de grootste kracht nog op het papier getekend kan worden.
• Kies een gemakkelijke schaal.

Een veer rekt uit, als je eraan trekt. Hoe harder je trekt, des te verder rekt de veer uit. De uitrekking van de veer is recht evenredig met de kracht waarmee je trekt. Als die kracht twee keer zo groot wordt, wordt de uitrekking ook twee keer zo groot, enzovoort.

Als je de kracht deelt door de bijbehorende uitrekking krijg je steeds hetzelfde constante getal. Dit constante getal noem je de veerconstante. De veerconstante geeft aan hoeveel newton er nodig per com of m uitrekking. Je kunt de veerconstante als volgt bepalen of uitrekenen:

Veerconstante = kracht : uitrekking C = F : u

Paragraaf 4
Als er aan beide uiteinden van een wip een kind zit, is hij in evenwicht als de kinderen even zwaar zijn. Als het ene kind zwaarder is dan het andere, is de wip uit evenwicht. Hij gaat dan naar beneden aan de kant waar het zwaarste kind zit. Het evenwicht kan hersteld worden doordat bijvoorbeeld het zwaarst kind dichter bij het draaipunt gaat zitten.

De afstand tussen kracht en draaipunt heet de arm van de kracht. Als een kracht een draaiing met de klok mee tot gevolg heeft, noem je die draairichting rechtsom. Er is evenwicht als geldt:
• Kracht x arm (linksom) = kracht x arm (rechtsom)
• F x d (linksom) = F x d (rechtsom)

Het product F x d wordt het moment M genoemd. De regel voor evenwicht noem je momentenwet:
- Er is evenwicht wanneer het moment linksom even groot is als het moment rechtsom.