H10 werktuigen

• Natuurkunde / Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo b
• Leerjaar 4

H10 werktuigen

10.1 Krachten

10.1 leerdoelen

• Je kunt de uitwerkingen van een kracht benoemen.
  
• Je kunt verschillende soorten krachten herkennen.
  
• Je kunt de werking en toepassing van verschillende soorten krachten beschrijven.
  
• Je kunt drie onderdelen van een krachtpijl benoemen.
  
• Je kunt de grootte van een kracht berekenen met een formule.
  
• Je kunt een kracht tekenen door gebruik te maken van een formule.
  

De uitwerking van een kracht

• Een kracht kan de snelheid veranderen.
  
  
•  Een kracht kan de richting veranderen.

• Een kracht kan de vorm veranderen. 

Soorten krachten

• Spierkracht -> de kracht die je gebruikt om iets uit te rekken of weg te duwen 

• Veerkracht -> Ontstaat als je veerachtig materiaal indrukt. 

Soorten krachten

• Spankracht -> De kracht die aanwezig is in een strakgespannen touw, kabel of ketting.

• Wrijvingskracht -> Ontstaat als twee oppervlakten over elkaar schuiven. 

Soorten krachten

• Magnetische kracht -> Kracht die een magneet uitoefent op een andere magneet, ijzer, staal en nikkel.
  
  
• Elektrische kracht -> Kracht die een elektrisch geladen voorwerp uitoefent doordat het geladen is. 

Soorten krachten

Zwaartekracht ->

Kracht waarmee de aarde aan je trekt en aan alles om je heen.

Krachten tekenen

Grootte

richting 

aangrijpingspunt

Schaal

Krachtenschaal

• 1 cm = 100 N
• Hoe groot is de zwaartekracht van de man?

7,8 cm x 100 = 780 N

10.2 Krachten meten

10.2 Leerdoelen

10.2.1 Je kunt apparaten benoemen waarmee je krachten kunt meten.

10.2.2 Je kunt een krachtmeter aflezen.

10.2.3 Je kunt berekeningen maken met massa en zwaartekracht.

Spiraalmeter

Hoe meer blokjes je aan de veer hangt --> Hoe groter de uitrekking is. 

De uitrekking is X. Van de Nulstand tot dat hij is uitgerekt. 

Krachtmeter

• Krachten meet je met een krachtmeter.
• In een krachtmeter zit een veer. 

Wie heeft de sterkste veer?

De meest rechter veer is het sterkst, dit komt doordat deze een groter met bereik heeft. 

Hoe meet je een kracht?

• Deze houd je verticaal 
• De kracht meter niet bewegen
• De krachtmeter aflezen met je ogen op de hoogte van de aanwijsstreep.

Bij deze dia krijg je een demo van de docent over het meten met een veerunster. 

Krachtsensor

Ook wel een digitale krachtmeter

Zwaartekracht

Kracht geef je aan met de letter '𝐹' (Force). 

De eenheid is Newton (N). 

Zwaartekracht (𝐹𝑧):

De kracht waarmee de aarde aan alle voorwerpen trekt. 

De zwaartekracht teken je altijd naar beneden.

𝑍𝑤𝑎𝑎𝑟𝑡𝑒𝑘𝑟𝑎𝑐ℎ𝑡=𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑥 10

Massa uitrekenen

Een weegschaal is een krachtmeter. De weegschaal zet zwaartekracht (N) om in kg

massa = zwaartekracht : 10

Huiswerk

opdracht 1 t/m 23

bladzijde 25 t/m 35

-> Zodra iedereen gemaakt heeft komen de antwoorder erbij

Hier komen later de antwoorden van 10.2

10.3 Hefbomen

10.3 leerdoelen

10.3.1 Je kunt voorbeelden noemen van hefbomen.

10.3.2 Je kunt van een hefboom het draaipunt, de werkarm en de lastarm benoemen.

10.3.3 Je kunt uitleggen hoe een hefboom de kracht vergroot.

10.3.4 Je kunt de krachtvergroting berekenen van een hefboom.

10.3.5 Je kunt soorten hefbomen van elkaar onderscheiden.

Kracht vergroten

Kracht vergroten

• Om je kracht te vergroten gebruik je een werktuig.
• Met een breekijzer kun je meer kracht zetten dan met je blote handen. 
• Die kracht is wel twintig keer groter.
• Deze kracht noem je de werkkracht. 

Kracht vergroten

Een hefboom heeft een lange arm en een korte arm.

• Om je kracht te vergroten gebruik je een werktuig.
• De plank is hier een hefboom. 
• De hefboom heeft een lange arm, een korte arm en een draaipunt. 
• Op de lange arm oefent Rodney een kracht uit. 
• Deze kracht noem je de werkkracht. 

Kracht vergroten

Een hefboom heeft een lange arm en een korte arm.

• De lange arm is de afstand tussen het werkpunt en het draaipunt. 
• Deze afstand noem je de werkarm. 
  
  
• De korte arm is de afstand tussen het lastpunt en het draaipunt. 
• Deze afstand noem je de lastarm.

Krachtvergroting berekenen

Een band uit een velg lichten.

• Hij gebruikt een bandenlichter als hefboom. 
• Door de bandenlichter kan hij meer     kracht uitoefenen op de band (afb 5). 
• De bandenlichter draait op de velg. 
• Dat is het draaipunt (P). 
• De fietsenmaker duwt op het     krachtpunt.
  
• Bij hefbomen zorg je ervoor dat de werkarm groot is en de lastarm klein.

Krachtvergroting berekenen

Een band uit een velg lichten.

• De krachtvergroting bereken je met   de formule:
  
• krachtvergroting = werkarm : lastarm
  

• Weet je hoe groot de werkkracht is, dan kun je uitrekenen hoe groot de last is met de formule:
  
• last = werkkracht × krachtvergroting

Voorbeeldopdracht 1

Met de bandenlichter in afbeelding 5 vergroot je je spierkracht.

Bereken hoeveel keer de werkkracht wordt vergroot.

gegevens:

werkarm = 8 cm

lastarm = 1 cm

gevraagd:

krachtvergroting = ?

• Uitwerking
• krachtvergroting = werkarm : lastarm
• krachtvergroting = 8 : 1 = 8
• De werkkracht wordt dus 8× vergroot.

Voorbeeldopdracht 2

Een fietsenmaker duwt met een kracht van 110 N tegen de bandenlichter in afbeelding 5. Bereken hoe groot de last is.

gegevens:

werkkracht = 110 N

krachtvergroting = 8

gevraagd:

last = ?

• Uitwerking
  
• last = werkkracht × krachtvergroting
• last = 110 × 8 = 880 N
• De last is dus 880 N.

Dubbele hefbomen

Een bandenlichter, koevoet en een steeksleutel zijn voorbeelden van een enkele hefboom.

Tangen en scharen bestaan uit twee 

hefbomen die om hetzelfde draaipunt             

draaien. 

Dubbele hefboom: 

     de ene hefboom is oranje, de andere is blauw.

De beide hefbomen draaien 

rond de rode stip: het draaipunt.

Hefbomen met het draaipunt aan het uiteinde

• Bij veel hefbomen ligt het draaipunt   tussen  de werkkracht en de last. 
• Maar er zijn ook hefbomen waarbij het     draaipunt aan het uiteinde zit.
  
• Dat zie je bij de notenkraker.
  
• De last ligt hier tussen de werkkracht en   het draaipunt (P).
  

• krachtvergroting = werkarm : lastarm

Voorbeeldopdracht 3

Met de notenkraker in afb 8 vergroot je je spierkracht.

Bereken hoeveel keer de werkkracht vergroot wordt.

gegevens

werkarm = 15 cm

lastarm = 6 cm

gevraagd

krachtvergroting = ?

Uitwerking:

• krachtvergroting = werkarm : lastarm
  
• krachtvergroting = 15 : 6 = 2,5
  
• De werkkracht wordt dus 2,5× vergroot.

Huiswerk

Opdracht 1 t/m 15 

10.4 Katrollen en takels

10.4.1 Je kunt het verschil tussen een vaste katrol en een losse katrol beschrijven.

10.4.2 Je kunt vaste en losse katrollen herkennen in toepassingen.

10.4.3 Je kunt uitleggen hoe de kracht bij een takel wordt verminderd.

10.4.4 Je kunt berekenen hoeveel touw je bij een takel moet inhalen.

Vaste katrol

Een vaste katrol draait de kracht om. 

Je herkent een vaste katrol aan het feit dat hij VAST zit.

De losse katrol

• Een losse katrol maakt ons sterker.
• De last wordt verdeeld over het aantal touwen waaraan de katrol hangt.
  
  

Takel

Een takel bestaat uit een vaste katrol met een losse katrol. 

Als je takel bestaat uit 2 katrollen dan hoef je maar de helft van de kracht te gebruiken om de doos omhoog te houden. 

Takel met 3 katrollen

Een takel met 3 katrollen zorgt ervoor dat de kracht die jij moet gebruiken 3 keer zo klein word. 

De doos van 600 N kan je dus optillen met een kracht van 200 N

Voor takels geldt dus:

Als een voorwerp aan 2 stukken touw hangt, heb je 2× zo weinig kracht nodig, maar moet je wel 2× zo veel touw inhalen.

Als een voorwerp aan 3 stukken touw hangt, heb je 3× zo weinig kracht nodig, maar moet je wel 3× zo veel touw inhalen.

Enzovoort.

Huiswerk 10.4 Katrollen

opdracht 1 t/m 11, blz 55 t/m 64

10.5 Druk

10.5.1 Je kunt beschrijven hoe de druk op een ondergrond verandert als de kracht van grootte verandert.

10.5.2 Je kunt beschrijven hoe de druk op een ondergrond verandert als de oppervlakte van grootte verandert.

10.5.3 Je kunt de druk berekenen van een voorwerp op een ondergrond.

Door de zwaartekracht oefenen voorwerpen druk uit op de ondergrond. Hoe kleiner de oppervlakte, hoe groter de druk.

Druk

Krachten kun je verdelen.

Deze graaf machine zakt niet weg doordat hij hele grote banden heeft. Hierdoor is het oppervlakte erg groot en word de kracht goed verdeeld. 

kracht verdelen

Je kan druk uitrekenen met de volgende formule

druk = kracht : oppervlakte

druk is in N/cm3

De druk vergroten

Door de oppervlakte zo klein mogelijk te maken kun je de druk vergroten.

 Denk bijvoorbeeld aan het snijvlak van een mes, de bek van een nijptang, een punt van een injectienaald. 

Een injectienaald dringt gemakkelijk de huid in.

Dus hoe kleiner het oppervlak hoe groter de druk is..

Huiswerk maken

opdracht 1 t/m 13, bladzijde 67 t/m 73