Hoofdstuk 4 en Hoofdstuk 2, paragraaf 1, 4 en 5

4.1 In verschillende sporten heb heb je met belangrijke krachten te maken:

• Een handbalkeeper heeft spierkracht ( Fspier) nodig om een bal uit het doel te houden
• Een boogschutter spant een handboog. Bij een grotere spierkracht rekt de handboog verder uit. De veerkracht (Fv) van de boog zorgt ervoor dat de pijl wegschiet.
• In de bergsport neem je het op tegen de zwaartekracht (Fz). Als je valt zorgt de spankracht (Fs) in het strak gespannen touw ervoor dat je niet verder naar beneden valt.
• Bij de motorsport zorgt de wrijvingskracht (Fw) met de weg ervoor dat een coureur niet onderuit gaat als hij plat door de bocht gaat.

Je ziet dat er steeds 2 voorwerpen of personen een rol spelen. Telkens oefent het ene voorwerp op het andere kracht uit. Bijvoorbeeld: De boogschutter oefent kracht uit de handboog. En de handboog oefent kracht uit op de pijl. 

Je kunt krachten op 3 manieren zien. In de eerste plaats verandert de snelheid. Als iemand uitglijd op een berg en naar beneden valt verandert zijn snelheid. Ook bij het voorbeeld van de motorrijder die door de bocht gaat, speelt verandering van snelheid een rol.

De 3e manier is heeft te maken met vervorming. Een hand verfrommelt een blad papier. Een mes snijdt door een appel. Telkens zie je dat een voorwerp van vorm verandert. Er is kracht nodig om iets te vervormen. 

De eenheid van kracht is de newton, afgekort N. 

In de formulevorm geldt: 

Fz= m keer g

met Fz: de zwaartekracht in newton (N)

m: de massa in kilogram(kg)

g:  9,81 N/kg ( in nederland)

Op een voorwerp met een massa van 1,00 kg werkt in Nederland een zwaartekracht van 9,81 N. In alle landen is het de zwaartekracht verschillend, maar geen grote verschillen.

Elastische vervorming is tijdelijk. Als de kracht stopt, komt het voorwerp weer terug in zijn oorspronkelijke vorm. Een plastische vervorming is blijvend.

4.2 Krachten meten en tekenen

Voor het meten van je  spierkracht in je armen kun je een expander of trekveer gebruiken. Dat is niet heel nauwkeurig. In zo'n krachtmeter zit een veer. Bij een grotere spierkracht kun je de veer verder indrukken of uitrekken. Ook bij natuurkunde gebruik je dergelijke krachtmeters. Die noem je veerunsters. Met dat ding meet je spierkracht in Newton. 

Een plaatje zegt meer dan woorden. Daarom is het vaak handiger om te tekenen waar en hoe een kracht werkt. In zo'n tekening teken je kracht als een pijl, een zogeheten kracht pijl of krachtvector. Bij het tekenen van een kracht pijl moet je op de volgende dingen letten:

• De kracht pijl begint op de plek waar de kracht werkt.: dat is het aangrijpingspunt. 
• De richting van de kracht pijl geeft aan in welke richting de kracht werkt
• de lengte van de kracht pijl geeft de grootte van de kracht aan. 
• Bij de kracht pijl staat de letter F of de grootte van de kracht in N.

De krachtenschaal geeft aan hoe groot de kracht is per centimeter. Hoe langer de pijl, hoe groter de kracht. 

Het aangrijpingspunt van een kracht is de plaats waar de twee voorwerpen elkaar raken. Bij krachten die op afstand werken is het aangrijpingspunt het zwaartepunt van het voorwerp. 

Op voorwerpen in rust werken krachten zoals de zwaartekracht en de spierkracht, en tegenkrachten zoals de spankracht. De nettokracht op een voorwerp in rust is nul. Tegenkrachten veranderen mee met de kracht, tot een maximum is bereikt. 

De uitrekking van een veer geeft aan hoeveel langer de veer wordt. Als je de kracht op een veer drie keer zo groot maakt, dan zal de uitrekking ook 3 keer zoveel zijn. De uitrekking is recht evenredig met de kracht. De verhouding tussen F en U is constant, in formulevorm; F:U=C de veerconstante is om een veer 1 cm uit te rekken. Veren kun je gebruiken als krachtmeters, je berekent de kracht met; F=C keer U.

4.3 Bewegen in de sport

Iemand heeft ergens de grootste snelheid in. Dat wil zeggen dat iemand de afstand van iets in de kortste tijd heeft gedaan. In de natuurkunde verstaat men onder snelheid v, de afstand s en tijd t. De afstand meet je in meter m, de tijdsduur in seconden s en de snelheid in m/s.

Bij de autosport meet je iets in km/h. Dat is het aantal km die je in uur aflegt. 

• Noteer telkens als de schaatser voorbijkomt de tussentijd en rondetijd
• bereken de rondesnelheid uit de rondeafstand en de rondetijd
• zet snelheid en tussentijd uit in een tabel en een diagram

Je krijgt dan een snelheid, tijd-diagram of als je de afkorting gebruikt en v,t-diagram. 

Een schaatser voor de 100 m heeft een andere tactiek dan die van 1500 m. In het begin in figuur 4.29 zie je de sprinter heel snel versnellen, een versnelde beweging. Dat zie je ook in de grafiek, want de lijn loopt steil omhoog. De sprinter heeft dus een grotere versnelling als de stayer. Na het bereiken van de topsnelheid zie je de snelheid afneemt. Dat heet een vertraagde beweging. De vertraging van de sprinter is groter. 

De inhaalsnelheid geeft aan hoeveel harder je gaat dan je tegenstander. Je berekent de inhaalsnelheid door het verschil tussen 2 snelheden.

Met videometen kun je metingen verrichten aan heel snelle of heel trage bewegingen. Je legt de beweging eerst vast op video.

4.4 De snelheidsformule

Rondetijden in sport zijn heel belangrijk. Op het bord staat de laatste tijd van de vorige ronde. De sporter weet of hij dan op zijn niveau presteert. Om toch nuttige uitspraken over afstanden en tijden te kunnen doen spreken we dan over gemiddelde snelheid, afgekort Vgem. De snelheid is soms gelijk aan het gemiddelde, maar heel vaak erboven of eronder. Voor de gemiddelde snelheid geldt:

Vgem=s:t

Door het bijhouden van de rondetijden weet je als sporter alleen maar hoe groot je gemiddelde snelheid over een ronde was. Als je één ronde bijvoorbeeld om honderd meter de tijden meet, dan weet je dat beter. Dan kun je de totale afstand s tegen de tijd t tekenen in een afstand, tijd-diagram. Afgekort een s,t-diagram. Uit zo’n diagram kun je tijden en afstanden uitlezen. 

Als een grafiek steiler gaat lopen, is er een versnelling. bij een vertraging gaat een grafiek minder steil lopen. Om de snelheid op een bepaald moment te behalen, teken je een raaklijn in het s,t-diagram op dat punt. Daarmee bereken je de snelheid. 

De geluidssnelheid in lucht is ongeveer 340 m/s. De luchtsnelheid ligt veel hoger. Een lichtjaar is de afstand die het licht in het heelal in jaar tijd aflegt.

4.5 Je snelheid vergroten

Spierkracht zorgt voor een beweging vooruit. Daarom noem je deze kracht ook wel een voortstuwende kracht. Dat kun je vergroten door te trainen. Bij een zwemmer zorgt de weerstand van het water voor een achterwaartse kracht. Deze kracht heet de weerstandskracht. Dat is een tegenwerkende kracht. Bij een auto zorgt voor een voorwaartse kracht en de lucht voor een achterwaartse kracht. Als de voorwaartse kracht groter is dan de achterwaartse kracht, is er een nettokracht vooruit. Andersom is het een nettokracht achteruit.

Bij formula 1 races rollen de banden van de auto over het wegdek. De banden en de weg vervormen daarbij een beetje. Dat zorgt voor een tegenwerkende kracht: De rolweerstand. De rolweerstand is kleiner bij: 

• Hardere banden en hard wegdek
• Een kleiner contactoppervlak tussen band en weg

Een 2e terugwerkende kracht is de luchtweerstand. De luchtweerstand is kleiner bij:

• Een kleiner frontaal oppervlak
• een betere stroomlijn
• een lagere snelheid

Hoe hoger de snelheid, des te meer last je hebt van de lucht of het water waar je doorheen moet. De tegenwerkende kracht is dan groter. Om je topsnelheid te vergroten, moet je spierkracht of motorkracht groter zijn. Ook kun je proberen de invloed van de tegenwerkende kracht te verkleinen.

Samenvatting Hoofdstuk 2 

(2.1 2.4 en 2.5)

2.1 Licht- en geluidstechniek

geluidstechnicus heeft vooraf een geluidsplan gemaakt en voert bij optreden het plan uit. Hij let op kwaliteit van geluidsweergave. Meestal heeft iedere speler een eigen microfoon. Met het mengpaneel voegt geluidstechnicus het geluid in juiste verhouding samen. Dat hoor je dan via de luidsprekers. De technicus kan ook allerlei effecten toevoegen. Met echo bijvoorbeeld lijkt het alsof het stuk zich afspeelt enorme hal. Geluidstechnicus zorgt ervoor dat alle instrumenten goed hoorbaar zijn en dat het geheel het juiste volume heeft. hij meet de sterkte van een geluid met een dB-meter. (Decibel meter)1 Bij popconcert ontstaat geluid door trillingen van luidsprekers. luidspreker is de geluidsbron. via lucht komt het geluid bij je oor. de lucht is hier het medium. in je oor gaat trommelvlies meetrillen, oor geeft trilling door naar je hersenen en je hoort het geluid. Dat geluid een trilling is, voel je ook als je dicht bij een luidspreker staat. Het schema met geluidsbron, medium en ontvanger het het blokschema voor geluid. Woofers zorgen voor lage tonen. subwoofers leveren de middentonen. tweeters zorgen voor hoge tonen. een geluidsbox noem je een monitor.

2.4 muziekinstrumenten. 

Muziekinstrumenten kun je indelen naar het onderdeel dat geluid maakt. Bij snaarinstrumenten, blaasinstrumenten en elektronische instrumenten. Met een instrument kun je verschillende tonen maken. Voor alle instrumenten geldt: er gaat iets trillen. Sla je heel op een korte snaar is de toon hoog. Sla je op een langere snaar is de toon lager. Bij een blaasinstrument kan dat met kleppen regelen en met je mond. Speel je met andere mensen moeten de instrumenten samen goed klinken. Daarvoor moeten alle instrumenten worden gestemd, dat doe je met een stemvork. Om de hoogte van tonen goed te kunnen vergelijken, tel je hoeveel trillingen een instrument in één seconde maakt. Dat heet frequentie. De frequentie geef je aan met f en de eenheid is hertz (HZ). Sla je een stemvork van 440 Hz aan dan gaat de stemvork in 1 seconde 440 keer heen en weer. 

Spreken levert op een oscilloscoop of een computer niet z´on mooie grafiek op als een stemvork. Je kunt aan de vorm wel zien welke klinker er werd gesproken. Het patroon herhaalt zich.

Geluid van muziekinstrumenten wordt versterkt door middel van een klankkast kan de lage tonen goed versterken en een kleine is meer geschikt voor hoge tonen.

Een stemvork maakt een zuivere toon, die uit maar 1 frequentie bestaat. Muziekinstrumenten maken meerdere, verschillende tonen tegelijk. Je kunt muziekinstrumenten herkennen aan hun klankkleur. 

2.5 Gehoor 

De weg van geluid van bron naar ontvanger kun in allerlei situaties weergeven in een blokschema. De snelheid van geluid in lucht is 343 m/s. Dat meer dan 1000 km/h en tijdens een concert merk dat nauwelijks. Je merkt het alleen bij grote afstanden. Ook kan je harde/zachte en lage/hoge tonen waarnemen. Met een toongenerator die is aangesloten op een luidspreker kun je alle geluiden maken. De laagste toon die je kunt horen is 20 Hz en de hoogste 20000 Hz. Dieren horen weer andere tonen dan mensen. 

Geluidsoverlast kan je leven behoorlijk verstoren. Het is een van de belangrijkste klachten die mensen horen in hun omgeving. Daarom is het belangrijk om hinderlijk geluid zo veel mogelijk te beperken. Je kunt allerlei dingen plaatsen om geluidsoverlast tegen te gaan. 

Bij klachten gaat de gemeente de geluidsoverlast meten. De regel is bij twee keer zo veel bronnen gaat de geluidsoverlast met 3 DB omhoog. 

Echo is het geluid dat wordt teruggekaatst. Nagalm ontstaat in een ruimte door weerkaatsing tegen alle muren. Door absorberende materialen aan te brengen aan te brengen, kun je de akoestiek verbeteren. 

Een audiogram is een grafiek van metingen waarin je kunt aflezen hoeveel geluid je bij verschillende toonhoogtes minder dan iemand met een normaal gehoor.