Natuurkrachten

Krachten

Op een voorwerp kunnen krachten werken:

• Het voorwerp kan een snelheid krijgen
• Het voorwerp kan vervormen, buigen of breken
• Soms gebeurt er niets als er een kracht op een voorwerp werkt.

Soms zijn krachten makkelijk op te merken, als je ergens aan duwt of trekt.  Soms is het moeilijk op te merken, als een compas altijd naar het noorden wijst.

Voor krachten hebben we het symbool F(force) en de eenheid N(newton) .bijvoorbeeld: F= 100 N

Vectoren

We tekenen een kracht als een pijl en noemen dat een vector. Vectoren hebben 3 eigenschappen:

• Aangrijpingspunt
• De grootte of lengte
• De richting

Aangrijpingspunt

Het aangrijpingspunt is het punt waar de kracht werkt. Bij een voetbal is het aangrijpingspunt waar je de bal raakt. Soms is het aangrijpingspunt minder duidelijk.  Magnetische kracht op een stuk ijzer. Dat werkt over het hele blok we tekenen de kracht dan in het  midden van het blok.

Grootte

De grootte of lengte van de vector geeft de grootte van de kracht aan. Daarom heb je altijd een schaal nodig. De schaal geeft het verband aan tussen de grootte van de vector in cm en de kracht in Newton. Je kunt zo direct in een tekening zien hoe de krachten zich tot elkaar verhouden.

Richting

De richting van de vector is de richting van de kracht. Sommige krachten hebben altijd dezelfde richting. Zwaartekracht is omlaag en normaalkracht altijd haaks op het oppervlak. Een spankracht werkt altijd in de richting van de kabel. We tekenen vaak in 2D. Dat betekend dat alle krachten in hetzelfde vlak werken.

Soorten krachten

Er zijn veel oorzaken van krachten

Verschillende krachten:

• Fz           zwaartekracht
• Fn          normaalkracht
• Fw         wrijving
• Fw         rol wrijving
• Fw         schuif wrijving
• Fs           spankracht
• Fv           veerkracht
• Fb          magnetische kracht
• Fe          elektrostatische kracht

Zwaartekracht

De zwaartekracht werkt op alle voorwerpen en is altijd precies naar beneden gericht. De zwaartekracht is afhankelijk van de massa van het voorwerp en de planeet. De formule:

Fz= m x g

Natuurkundige grootheden

Grootheid

Symbool

Eenheid

 

Zwaartekracht

Fz

Newton

N

Massa

m

kilogram

kg

Valversnelling

g

Meter per seconde kwadraat

m/s2

Op verschillende planeten is de zwaartekracht anders. Aarde= 9,81 m/s. mavo= afronden naar 10

Planeet/ maan

Valversnelling m/s2

Mercurius

3,70

Venus

8,87

Aarde

10 (9,81)

Maan (om aarde)

1,62

Mars

3,71

Jupiter

23,12

Europa (om jupiter)

1,31

Saturnus

10,44

Uranus

8,69

Neptunus

11,0

Normaalkracht

de normaalkracht ontstaat als een voorwerp tegen een ander voorwerp wordt geduwd. Als je een boek tegen de muur duwt, duwt de muur terug. De kracht van jou is gelijk aan die van de muur.

Als een voorwerp op een tafel ligt wordt het door de zwaartekracht(fz) omlaag getrokken. Het zou ook omlaag vallen als het niet op de tafel lag. De tafel duwt het voorwerp omhoog . de kracht is gelijk aan de zwaartekracht. Als de tafel schuin staat, staat de normaalkracht ook schuin. Het voorwerp rolt weg.

       F            Fn

Wrijving

Wrijving ontstaat als een voorwerp beweegt. De wrijvingskracht is altijd tegengesteld aan de richting waarin het voorwerp zich beweegt. De wrijving wordt kleiner als de snelheid afneemt. In de meeste sommen moet je doen alsof er geen wrijving is. tenzij dit er bij staat.

Als een voorwerp schuift ontstaat er wrijving. De wrijving ontstaat op het contactoppervlak. Dit is het vlak waar 2 voorwerpen elkaar raken. Als je een boek een zetje geeft schuift het over tafel. Er ontstaat wrijvingskracht die tegen de beweging in gaat. Tot hij stil ligt.

Als een wiel rolt is er ook wrijving. Maar veel minder als een schuivend voorwerp. Toch is er contact met het wiel en de grond dus er is wrijving. Als een fietsband leeg is deukt de onderkant er in, dan is er meer rolwrijving. Fw

Als een voorwerp beweegt is er meestal luchtwrijving. Het voorwerp moet de lucht wegduwen om erdoorheen te komen. De lucht duwt terug= remmende kracht. Hetzelfde gebeurt als een voorwerp door het water beweegt. Water is veel zwaarder dan lucht dus de wrijving is ook groter. Om minder last te hebben van luchtwrijving moet het voorwerp gestroomlijnd zijn en ronde en vloeiende lijnen hebben. Dan is er minder wrijving.

Spankracht

In een constructie worden soms kabels of touwen gebruikt. Deze trekken. Dat noemen we spankracht. De kracht die een touw levert is altijd precies in de richting van het touw. Het aangrijpingspunt is altijd op het punt waar het touw vast zit.

Veerkracht

Een elastiek of veer kan veerkracht leveren. Een elastiek alleen trekkrachten maar een veer ook duwkrachten. De veerkracht kun je zo berekenen.

Fv= C x U

De veerkracht hangt af van de uitrekking van de veer. Met de uitrekking kan ook het induwen bedoeld worden.

Grootheid

Symbool

Eenheid

 

Veerkracht

Fv

Newton

N

Veerconstante

C

Newton per meter

N/m

Uitrekking

U

Meter

M

 

Magnetische kracht

Magneten kunnen metalen voorwerpen aantrekken. Als je 2 magneten hebt kunnen ze elkaar aantrekken en afstoten. Dit noemen we de magnetische kracht.

Wanneer 2 magneten met dezelfde polen naar elkaar staan stoten ze elkaar af. Verschillende polen-> aantrekken.

Als een magneet een ijzeren voorwerp in de buurt heeft, wordt het ijzer tijdelijk ook magnetisch. Het magnetisme in het ijzer richt zich in de richting van de magneet.