Hoofdstuk 3: Kracht

Natuurkunde hoofdstuk 3

Krachten tekenen en beschrijven:

• Een kracht word aangegeven door de letter F.
• Een kracht word als een pijl getekend.
• De pijl begint op de plaats waar de kracht word uitgeoefend (aangrijpingspunt A)
• De richting geeft aan in welke richting de kracht werkt.
• De lengte van de pijl geeft de grootte van de kracht aan.
• De eenheid waarin kracht word uitgedrukt is newton (N).
• Op een massa van 100 gram werkt een zwaartekracht van 0,981 N.
• Op een massa van 1 kg werkt een zwaartekracht van 9,81 N.
• Als in een formule of tekst een vector voorkomt geef je dit aan door boven het symbool een pijltje te plaatsen.
• F geeft alleen de grootte van de kracht aan, F geeft de kracht aan als vector (grootte én richting).
• Om te bepalen hoe groot een getekende kracht is

moet je twee dingen weten:

1. De lengte van de pijl.

2. De krachtenschaal (met hoeveel N elke cm van de pijl overeenkomt)

• Voor “komt overeen met” gebruiken we een ‘=’ teken met drie lijnen.
• Als je zelf een tekening maakt moet je altijd de krachtenschaal vermelden (tenzij het in de  opgave staat).

Zwaartekracht:

• De aarde oefent op elk voorwerp een aantrekkingskracht uit: De zwaartekracht Fz.
• Voor het aangrijpingspunt nemen we een soort gemiddelde: Zwaartepunt.

-> Bij regelmatige voorwerpen is dit meestal het midden.

• In het zwaartepunt Z van het voorwerp begint de pijl, de richting is altijd omlaag.
• Een zwaarder voorwerp word sterker aangetrokken dan een licht voorwerp. Op het zwaardere voorwerp werkt een grotere zwaartekracht.
• Fz = m x g

(de grootte van de zwaartekracht = de massa van het voorwerp in kg x de constante die in Nederland een waarde van 9,81 N/kg heeft)

• Op andere planeten verschilt de zwaartekracht (bv. de maan 1,6 N/kg, Jupiter 25,4 N/kg)
• G is niet overal gelijk: Hij hangt af van de afstand van het voorwerp tot het middelpunt van de aarde. Hoe kleiner de afstand, des te groter g.

- De aarde is een beetje afgeplat: bij de polen zit je dichter bij het middelpunt dan bij de evenaar. Op de polen is g 9,83 N/kg en op de evenaar 9,77 N/kg.

- Ook blijkt gaf te hangen van de dichtheid van de aardlagen onder je. Bij een kleinere dichtheid is g ook wat kleiner en bij een grotere dichtheid wat groter.

Veerkracht en meten van krachten:

• Veerkracht ontstaat door verandering van vorm.
• Als je een veer verder uitrekt is bij een grotere uitrekking (u) ook de veerkracht (Fv) groter. Bij de meeste veren is Fv recht evenredig met u (als u x keer zo groot word, word Fv ook x keer zo groot).
• Er is een constante verhouding (quotiënt) tussen F en u.
• C = F/u (veerconstante = kracht in N : uitrekking in m)

F = C x U (kracht in N = veerconstante x uitrekking in m)

• De eenheid van C is N/m (wanneer u in cm is word het N/cm).
• De veerconstante geeft aan hoeveel kracht er nodig is om de veer één meter uit te rekken/drukken.
• Bij een stugge veer heb je meer kracht nodig dan bij een slappe veer, dus de veerconstante van een stugge veer is groter dan die van een slappe veer.
• Om de veerconstante te bepalen kun je verschillende krachten op een veer uitoefenen en de bijbehorende uitrekkingen meten. Als je deze in een grafiek zet liggen de punten ongeveer op een rechte lijn (niet precies door de meetonzekerheid).
• Door de lijn zo te tekenen dat er ongeveer evenveel punten boven als onder de lijn liggen, krijg je een gemiddelde waarde voor de steilheid van de grafiek.
• De grafiek is een rechte lijn door de oorsprong (0,0) en dan zijn F en u recht evenredig.
• Veerconstante bepalen uit de grafiek: je neemt een willekeurig punt op de grafiek en gebruikt F/u = c. Neem je een ander punt, dan krijg je dezelfde veerconstante.
• Om een tweemaal zo sterke veer uit te rekken, heb je een tweemaal zo grote kracht nodig dus is de veerconstante tweemaal zo groot.

Krachten samenstellen:

• Krachten mag je niet zomaar bij elkaar optellen omdat ze een richting hebben.
• Twee krachten zorgen voor een totaalkracht/nettokracht/resultante, aangegeven met Fr.
• Er zijn vier gevallen:

Twee krachten werken in dezelfde richting.

Fr = F1 + F2

• Twee krachten werken in tegengestelde richtingen.

Fr = F1 – F2 

•  Je kunt

tegen een kist aanduwen in richtingen die niet gelijk of tegengesteld zijn.

Als de kist beweegt, doet hij dat in de richting van de resultante. Die richting ligt ergens tussen de richtingen van beide krachten in. Liggen twee krachten niet op één lijn, dan kun je de resultante bepalen met de parallellogrammethode. De resultante die je dan krijgt, heeft precies dezelfde

uitwerking als de twee krachten bij elkaar.

1. De resultante vind je door een parallellogram te tekenen. Trek vanuit de pijlpunten lijnen evenwijdig aan de pijlen. Teken vervolgens de diagonaal vanuit het aangrijpingspunt en zet daar een pijlpunt in aan het einde van de

diagonaal. De pijl stelt de resultante van de twee krachten voor.

2. De grootte van de resultante bepaal je door de lengte van de pijl te meten en gebruik te maken van de gegeven krachtenschaal.

Twee krachten staan loodrecht op elkaar.

Fr = √(F ²1 + F ²2)

De richting van de resultante word gegeven door de hoek α. De grootte van deze hoek kun je, behalve door opmeten, ook bepalen door gebruik te maken van Tan, Sin of Cos. (Toa, Soh, Cah)