Hoofdstuk 1 krachten

1.1
Krachten kunnen verschillende effecten hebben:
Namelijk het vervormen van een voorwerp. En het kan de beweging van een voorwerp veranderen.

Krachten kun je meten met een krachtmeter. In een krachtmeter zit een spiraalveer. Hoe groter de kracht hoe verder hij uitrekt. Voor het meten van grote krachten gebruik je een stugge veer voor het meten van kleine krachten gebruik je een soepele veer. De schaalverdeling is in Newton (N).

1 kilo is 10 Newton.

Een kracht heeft een grote, een richting en een aangrijpingspunt. Daarom zegt men dat een kracht een vector is. Een vector wordt getekend als een pijl. Dat geldt ook voor krachten.

• De lengte van de pijl geeft de grootte van de kracht aan.
• De richting van de pijl geeft aan waar de kracht naar toe gaat.
• Het beginpunt van de pijl geeft het aangrijpingspunt aan.

Als je een kracht gaat tekenen, kies je een krachtenschaal.  Bijv.: 1 cm is 5N dan teken je een kracht van 15N à 3CM lang.

Verschillende soorten krachten:

• Zwaartekracht = Fz

De massa van een voorwerp kan je berekenen met:

Fz = M x G

Fz = massa x 10N op de aarde

Fz = massa x 1,6N op de maan

• Veerkracht = Fv

Je kunt een veerkrachtig voorwerp niet zomaar uitrekken of in elkaar drukken. Je voelt dan dat een voorwerp terug duwt of trekt.

• Spankracht = Fs

In een touw ontstaan spankrachten als het touw strak wordt gespannen. Daardoor kun je met een touw of kabel krachten overbrengen dat zie je bijvoorbeeld bij een sleepboot die een schip aan een kabel vooruit trekt.

• Spierkracht= Fs

Mensen kunnen krachten uitoefenen door de spieren in hun lichaam aan te spannen. Met de spierkracht die dan ontstaat, kun je voorwerpen optillen, vooruit trekken, indrukken enzovoort.

• Magnetische krachten

Als je de polen (uiteinden) van twee magneten bij elkaar houdt, voel je dat er magnetische krachten werken. Een noordpool en een zuidpool trekken elkaar aan, maar twee noordpolen stoten elkaar af, net als twee zuidpolen.

• Elektrische krachten

Je kunt voorwerpen elektrisch laden door ze te wrijven. Er zijn twee soorten lading positieve lading en negatieve lading. 2 positief geladen voorwerpen stoten elkaar af, net als twee negatief geladen voorwerpen. Een positief en een negatief geladen voorwerp trekken elkaar aan.

1.2

Trekkrachten: zijn krachten die het materiaal uitrekken.
Drukkrachten: zijn krachten die het materiaal in elkaar drukken.

Bouwmaterialen:

• Baksteen: gemaakt van klei bestand tegen drukkrachten.

Handig voor muren.

• Beton: gemaakt van zand grind cement en water bestand tegen drukkrachten.

Handig voor vloeren.

• Gewapend beton: beton met een stalen geraamte vangt de trekkrachten.

Handig voor vloeren.

• Hout: is goed bestand tegen druk- en trekkrachten kleine dichtheid.

Handig voor overkappingen.

In een houten dakconstructie werken druk- en trekkrachten. De schuine spanten dragen het gewicht van het dak hierop werkt een drukkracht. De horizontale balken voorkomen dat de spanten uit elkaar bewegen hierop staat een trekkracht.

Een dakconstructie is opgebouwd uit driehoeken dit is omdat ze star zijn en dus moeilijk te vervormen. Een vierhoek kan makkelijk vervormt worden.

Bij het kiezen van bouwmaterialen is niet alleen de sterkte van belang. Een ontwerper moet met allerlei ontwerpeisen rekening houden. Welke regels stelt de overheid? Wat zijn de wensen van de opdrachtgever? Hoeveel geld mag het gaan kosten?

Een ontwerper kijkt daarom niet alleen naar de sterkte van het materiaal, maar ook naar:

• Dichtheid
• Uiterlijk
• Prijs
• Brandbaarheid
• Duurzaamheid
• Effecten op het milieu

1.3

Als je op je stoel zit, trekt de zwaartekracht je lichaam naar beneden. Dat je niet valt, komt doordat de stoel een even grote kracht op je lichaam uitoefent. Deze normaalkracht is even groot als de zwaartekracht, maar is omhoog gericht. In deze situatie heffen de normaalkracht en de zwaartekracht elkaar op. Het lijkt wel alsof er geen krachten op je lichaam werken. Dat komt doordat de nettokracht op je lichaam 0 N is. De nettokracht wordt ook wel de resulterende kracht of de resultante (Fr) genoemd.

De resultante berekenen:
Als de krachten de zelfde kant op gaan dan bereken je de resultante als volgt:
Fr = F1 + F2

Als de krachten in de tegenovergestelde richting werken bereken je de resultante als volgt:

Fr = F1 - F2

Als de krachten in een verschillende richting werken bereken je de resultante als volgt:

Om de resultante te vinden moet je de krachten F1 en F2 samenstellen. Dat doe je door een nauwkeurige tekening op schaal te maken. Dat gaat zo:

1. Kies een geschikte krachtenschaal. Teken de krachten op schaal onder de juiste hoek.
2. Je kunt de twee vectoren zien als de twee zijden van een parallellogram. Maak dit parallellogram af.
3. Teken een pijl van het beginpunt naar het overliggende hoekpunt. Deze pijl geeft de richting aan van de resultante.
4. Meet de lengte van deze pijl. Met behulp van de krachtenschaal kun je nu de grootte van de resultante berekenen.

Het samenstellen van krachten wordt ook wel het construeren van de resultante genoemd.

1.4

Krachten ontbinden doe je als volgt:
Je kunt de grootte van de twee krachten bepalen door de zwaartekracht Fz te ontbinden.

1. Kies een geschikte krachtenschaal. Teken de twee kabels en de zwaartekracht Fz.
2. Verleng de grootte van de twee kabels.
3. Maak een krachtenparallellogram, de verlengde kabels als zijden en Fz als diagonaal.
4. Zet F1 bij de kracht die op kabel a werkt en F2 bij de kracht die werkt op kabel b. met behulp van de krachtenschaal kun je nu de grootte bepalen.