Hoofdstuk 3: Krachten in evenwicht

Krachten: wat zijn dat?

- Kracht (force) symbool F, eenheid Newton (N). Heeft een grootte en een richting

- Vectorgrootheden: grootheden met een grootte en een richting. Als de richting van belang is noteer je boven het symbool een pijltje.

- Als je een afbeelding krijgt over kracht met daarin een pijl zijn dit de regels:

• Lengte van de pijl is de maat voor de grootte van de kracht. Vooraf wordt een krachtenschaal afgesproken.
• Richting van de pijl geeft de richting waarin de kracht werkt.
• Pijl begint in punt A; het aangrijpingspunt van de kracht.

- In een krachtmeter ((veer)unster) bevindt zich een spiraalveer. Door trekkracht word de veer uitgerekt. De schaalverdeling is in newton.

Rekenen met krachten

- Grootheden die alleen maar een grootte hebben noem je scalaire grootheden (scalars).

- Twee krachten kan je soms ook vervangen door één kracht, deze noem je de som-, netto- of resulterende kracht (resultante).

- Van 2 krachten 1 maken kan je doen dmv een parallellogrammethode (maak een soort parallellogram en dan zie je de hoek waar de pijl moet uitkomen) of een kop-staartmethode (plak de staart (F1 bijv.) achter de kop (F2) in de richting waar F1 naartoe staat).

- Je kan een kracht ook ontbinden (een gegeven kracht door 2 andere krachten (componenten, meestal aangegeven als Fx en Fy) vervangen). Je moet dan wel een hoek hebben tussen de resultante (gegeven kracht) en 1 van de anderen. Dan kan je het met de soscastoa uitrekenen.

Krachten in evenwicht

- Als 2 krachten die op elkaar werken even sterk zijn, heffen ze elkaar op, ze zijn in evenwicht. Dit geef je aan door ΣF(met een pijltje erboven) = 0(met een pijltje erboven) die sigma staat voor ‘de som van…’. Je gebruikt hier de vectornotatie. De vectorsom is dus 0.

- spankracht: kracht waarmee een touw aan een voorwerp trekt.

- Als 3 krachten elkaar opheffen kan je eerst de 3 krachten terugbrengen naar 2 door de resultante van 2 krachten te zoeken. Als die gelijk is aan de 3e kracht heffen ze elkaar op. Ipv een constructie kan je ook gebruik maken van een berekening.

Massa, zwaartekracht, gewicht en normaalkracht

- Massa; de hoeveelheid stof of materie waaruit een voorwerp bestaat. Eenheid: kilogram.

- Je kunt een massa berekenen met een massadoos. Als de balans tussen de gewichtjes en je voorwerp op aarde in evenwicht is, is hij overal in evenwicht. Massa is dus altijd gelijk.

- Zwaartekracht; de wisselwerking tussen massa’s (gravitatiekracht), alle massa’s trekken elkaar aan. De aantrekkingskracht is evenredig met de beide massa’s. De wisselwerking tussen zware hemellichamen en massa’s = zwaartekracht.

- Met een veerunster kun je de grootte van de zwaartekracht meten.

- zwaartekrachtversnelling = de versnelling die de zwaartekracht aan een voorwerp geeft, g.

In Nederland is g=9,81 m/s²

- Zwaartepunt; één punt waarop we de zwaartekracht op het hele voorwerp laten aangrijpen.

-Normaalkracht; de kracht die door de ondergrond op het voorwerp word uitgeoefend.

- Als een voorwerp horizontaal vlak ligt, is de normaalkracht gelijk aan de zwaartekracht. Het kan ook zo zijn dat ze niet gelijk zijn;

• Als er een resulterende kracht omhoog is, is de normaalkracht groter dan de zwaartekracht. Want de normaalkracht is naar boven gericht en de kracht word naar boven geduwd. Gaat het met constante snelheid omhoog, dan is Fn = Fzw. Als de kracht naar boven word afgeremd, dan is Fzw groter dan Fn.
• Als een voorwerp op een stuk schuine aarde staat, kan je Fzw verdelen in 2 delen. Fn heft een van deze delen op, en de 2e word opgeheven door de wrijvingskracht, maar Fzw is dus wel groter.

- Gewicht; is een kracht (en geen massa) en de eenheid is newton (N). Het is de kracht die een voorwerp op h et ondersteunende vlak uitoefent.

- Een blokje wat op een tafel ligt heeft 3 krachten die op iets werken.

• De zwaartekracht werkt op het zwaartepunt van het blokje,
• De normaalkracht werkt op het midden van de onderkant omhoog op het blokje,
• Het gewicht werkt van het blokje op de tafel en heeft een aangrijpingspunt vlak onder de normaalkracht.

Moment van een kracht

- Een voorwerp kan draaien om een scharnierpunt. Dit kan het punt zijn waaraan een voorwerp vast zit, maar kan ook gewoon een zwaartepunt zijn.

- Op het voorwerp werkt een kracht vanuit zijn aangrijpingspunt. De dekbeeldige lijn waarlangs die kracht werkt is de werklijn.

- De kortste lijn tussen het scharnierpunt en de werklijn heet de arm. Geef je aan met een r of d. In de meeste gevallen is de arm niet de lijn tussen het aangrijpings- en scharnierpunt.

- een voorwerp draait om een scharnierpunt, tot een evenwichtsstand is gevonden, in deze stand loopt de werklijn van de kracht door het scharnierpunt en de arm is dus 0.

- Behalve de grootte van de kracht, speelt de arm ook een rol bij die kracht.

- Hoe groter de arm, de te kleiner de benodigde kracht.

- Grootte van de arm en van de kracht zijn samen het moment van de kracht (M), eenheid: Nm.

- M = F x r , Moment = Kracht x arm draaiing linksom, M + (positief), draaiing rechtsom, M - (neg).