Hoofdstuk 1, Kracht en evenwicht

Natuurkunde H1: Kracht en evenwicht. Samenvatting

Een kracht die op je lichaam wordt uitgeoefend, voel je meestal. Bijvoorbeeld:
-Iemand geeft je een duw
-Het waait stevig
-Je zit in een auto die plotseling snel optrekt
-Je krijgt een bal tegen je hoofd

Gevolgen van krachtwerking:
-Een voorwerp kan vervormen als er een kracht op werkt.
Elastische vervorming: Als de kracht niet meer werkt, keert de oorspronkelijke vorm weer terug.
Plastische vervorming: Het voorwerp wordt blijvend vervormd.

-De beweging van een voorwerp kan veranderen, als er een kracht op werkt. Bijvoorbeeld als je aan het voetballen bent, verandert de snelheid van de bal en de richting van de bal.

Verschillende krachten:
Veerkracht (Fv): Veerkracht ontstaat, als elastische voorwerpen uitgerekt of ingedrukt worden.
Spierkracht (Fsp): Spierkracht ontstaat, doordat de spieren in je lichaam zich samentrekken.
Zwaartekracht (Fz): De aantrekkende kracht die de aarde op een voorwerp uitoefent.
F staat voor Force = Kracht

De eenheid van kracht is Newton(N). 100 gram = 1N
Krachten geef je aan door pijlen te tekenen. Hiervoor 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.

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. (bv. 2N aan de linkerkant, 3N aan de rechterkant. Nettokracht = 1N)

Gewicht (G): Een kracht die wordt uitgeoefend op iets.

Zwaartekracht en gewicht zijn verschillende krachten:
Zwaartekracht werkt op het voorwerp.
Gewicht is een kracht van het voorwerp op de ondergrond.
De grootte van de zwaartekracht en het gewicht zijn in rustsituaties wel gelijk.

Alle voorwerpen hebben een massa, de aantrekkingskracht is groter:
-Als de massa’s van de voorwerpen groter zijn;
-Als de voorwerpen zich dichter bij elkaar bevinden.

Elk voorwerp heeft een zwaartepunt. Dit 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 kun je het zwaartepunt bepalen:
1. Hang het voorwerp op. Teken vanuit het ophangpunt een lijn recht naar beneden.
2.Hang het voorwerp aan een ander ophanpunt op. Teken vanuit dit tweede ophangpunt een lijn m recht naar beneden.
3.Waar de lijnen elkaar snijden is het zwaartepunt.


Een voorwerp kan wel in evenwicht zijn, maar als het makkelijk kan omvallen is het niet stabiel.
Manieren om stabiliteit te vergroten:
1. Door het steunvlak groter te maken.
2. Door ervoor te zorgen, dat het zwaartepunt lager komt te liggen.

Met een krachtmeter kun je het gewicht van een voorwerp meten. Als een voorwerp in rust is, is de zwaartekracht even groot als het gewicht.
Een voorwerp met een massa van 1 kilogram ondervindt een zwaartekracht van 10N.

Als je krachten als pijlen gaat tekenen, moet je een krachtenschaal gebruiken. Bij 1cm= 50N betekent dat een krachtenpijl van 1cm lengte een kracht van 50N voorstelt. Let hierbij wel op het volgende:
1. Zorg ervoor, dat de grootste kracht nog op het papier getekend kan worden.
1cm = 10N is geen geschikte schaal, als je een kracht moet tekenen van 1000N.
2. Zorg ervoor dat je een gemakkelijke schaal kiest. 1cm = 10N is meestal een handiger schaal dan 1cm= 13N

De uitrekking van een 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.

Om twee gelijke veren 10cm uit te rekken, heb je tweemaal zoveel kracht nodig dan het 10cm uitrekken van 1 veer.


Omdat de uitrekking van een veer recht evenredig is met de kracht waarmee je aan een veer trekt, krijg je steeds hetzelfde constante getal als je de kracht deelt door de bijbehorende uitrekking.
Dit constante getal wordt de veerconstante genoemd. De veerconstante geeft aan hoeveel newton er nodig is per cm of m uitrekking. Je kunt de veerconstante als volgt bepalen of uitrekenen.
Kracht
Veerconstante= ---------------
Uitrekking
F
Of: C= -----
U

Hoe groter de veerconstante, des te stugger is de veer.

De afstand tussen kracht een 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)

In symbolen:
F*d(linksom) = F*d(rechtsom)

Het product F*d wordt ook wel het moment M genoemd en de regel voor evenwicht de momentenwet:
Er is evenwicht als het moment linksom even groot is als het moment rechtsom.


VOORBEELD:
Marieke (40 kg) zit op drie meter van het draaipunt van een wip. Bereken hoe ver Bart (60kg) van het draaipunt moet gaan zitten om evenwicht te maken.

UITWERKING:
F*d(Marieke) = F*d(Bart)
400 x 3 = 600 x d
d = 1200/600 = 2m

Soms is je spierkracht te klein om zonder hulpmiddelen dingen lost te draaien, open te maken en op te tillen. In dat geval gebruik je vaak een hefboom.
Bij de meeste heftbomen is er:
-Een grote afstand tussen draaias en de spierkracht
-Een kleine afstand tussen draaias en hefkracht.