Hoofdstuk 1

Krachten

Krachten herkennen

Als er een kracht op je lichaam wordt uitgeoefend, kun je dat vaak voelen.

Gevolgen van een krachtwerking kun je soms wel zien:

Het voorwerp kan vervormen:

• Elastisch: als de kracht erop niet meer werkt dan keert de oorspronkelijke vorm weer terug.
• Plastisch: Het voorwerp wordt dan blijvend vervormd.

De beweging van een voorwerp kan veranderen:

• bv. bij een voetbalwedstrijd. De snelheid van de bal kan worden vergroot, worden   verkleind en de richting kan worden veranderd.

Krachten een naam geven

• Veerkracht (Fv): Veerkracht ontstaat, als elastische voorwerpen uitgerekt (of ingedrukt) worden.
• Spierkracht (Fsp): Spierkracht ontstaat, doordat de spieren in je lichaam zich samen- trekken.
• Zwaartekracht (Fz): De aantrekkende kracht die de aarde op een voorwerp uitoefent.

Krachten een eenheid geven

De eenheid van een kracht is newton (N).

Krachten tekenen

Krachten kun je in een tekening of foto aangeven door pijlen te tekenen (pijl = vector).

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 uit-geoefend.
3. De lengte van de pijl geeft aan hoe groot de kracht is.

In plaats van heel veel kleine vectoren te tekenen moet je als vereenvoudiging een zwaartepunt tekenen (Z).

Krachten met dezelfde richting optellen

Meestal werken er meer krachten tegelijk op een voorwerp. De kracht die hetzelfde gevolg heeft als alle krachten samen noem je de nettokracht. Dit kun je berekenen door alle krachten bij elkaar op te tellen. Houd rekening met de richting. Links = Negatief tellen en Rechts = Positief tellen.

Krachten in ongelijke richtingen optellen

Teken de vector van de nettokracht door het snijpunt van de twee hulplijnen te bepalen. Bepaal nu de grootte van de nettokracht met behulp van de schaal van de afzonderlijke krachten.

Zwaartekracht, gewicht en stabiliteit

Zwaartekracht en gewicht

Zwaartekracht en gewicht zijn verschillende krachten: de zwaartekracht werkt altijd op het voorwerp terwijl het gewicht (G) een kracht is van het voorwerp op de ondergrond (waarop het voorwerp staat) of het koord (waaraan het voorwerp hangt).

Op een vallend voorwerp werkt wel de zwaartekracht, maar tijdens het vallen is het voorwerp gewichtloos.

Oorzaak van zwaartekracht

Alle voorwerpen oefenen een aantrekkende kracht op elkaar uit. Dat komt omdat 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.

Het zwaartepunt

Een zwaartepunt is een (denkbeeldig) punt waar je de zwaartekracht kunt laten ‘aangrijpen’. Als het zwaartepunt van het voorwerp boven het steunvlak ligt, is het voorwerp in evenwicht. Zo niet, dan 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 ander ophangpunt op. Teken vanuit dit tweede ophangpunt een lijn m recht naar beneden.
3. De lijnen l en m snijden elkaar in Z. Dat Z echt het zwaartepunt is, kun je controleren door het voorwerp op je vinger te laten balanceren. Als het voorwerp in evenwicht is, moet je vinger zich precies onder Z bevinden.

Stabiliteit

Een voorwerp kan in evenwicht zijn, maar toch gemakkelijk omvallen als je er een zetje tegenaan geeft. De stabiliteit van zo’n voorwerp is niet groot.

1. Door het steunvlak groter te maken.
2. Door ervoor te zorgen, dat het zwaartepunt lager komt te liggen. Je kunt het zwaartepunt ook verlagen door meer massa aan de onderkant van een voorwerp aan te brengen.

Het lichaamszwaartepunt

Ook je eigen lichaam heeft een zwaartepunt. Als je rechtop staat, ligt dit zwaartepunt ongeveer in de buurt van je navel. Als je van lichaamshouding verandert, verandert ook de plaats van het lichaamszwaartepunt. Je bent in evenwicht als je lichaamszwaartepunt zich boven het steunvlak van je voeten bevindt. Je kunt dit steunvlak vergroten door wijdbeens te gaan staan.

Krachten meten

De krachtmeter

Met een krachtmeter meet je krachten met een schaalverdeling in newton. Je kunt bijvoorbeeld het gewicht van een voorwerp meten. Als een voorwerp in rust is, is de zwaartekracht even groot als het gewicht. Dus kun je zeggen:

Een voorwerp met een massa van 1 kg ondervindt een zwaartepunt van 10 N.

Op deze wijze kun je zowel de zwaartekracht (op een voorwerp) als het gewicht (van het voorwerp) direct berekenen als de massa van het voorwerp bekend is.

De krachtenschaal

Als je krachten als pijlen gaat tekenen, moet je eerst aangeven welke krachtenschaal je wilt gebruiken. Als je krachten tekent, zul je zelf een schaal moeten kiezen:

1. Zorg ervoor, dat de grootste kracht nog p het papier getekend kan worden. 1 cm = 10 N is geen geschikte schaal, als je een kracht moet tekenen van 1000 N.
2. Zorg ervoor dat je een gemakkelijke schaal kiest.

Veren uitrekken

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; als die kracht drie keer zo groot wordt, wordt de uitrekking ook drie keer zo groot, enzovoort. Door gewichtjes aan de veer te hangen en telkens de uitrekking te meten krijg je een rechte lijn door de oorsprong als je het in een grafiek zet.