14.1 werken met hefbomen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g, t, mavo
• Leerjaar 4

H 14.1 "werken met hefbomen"

Leerdoelen: je kunt ...

•  het moment van een kracht berekenen.
• uitleggen en berekenen wanneer een hefboom in evenwicht is.
• krachten en armen berekenen 
• bij een werktuig herkennen welke krachten, armen, momenten er zijn
• beschrijven en berekenen hoe met een werktuig een kleine kracht wordt versterkt

Werktuigen met 1 of meer hefbomen

Hefboom

Bij hefbomen in evenwicht bepaal je altijd in deze volgorde:

1) waar het draaipunt zit (klik de TIP open).

2) de [korte] arm van de grote kracht (in meters)

3) de grote kracht zelf (in Newton)

4) de [lange] arm van de kleine kracht (m)

5) de kleine kracht zelf (N)

TIP

Het draaipunt bij een hefboom is het punt dat zelf niet beweegt. Bij de wip op het plaatje dus het kleine rondje onder de kont van de olifant :)

Pas als je het draaipunt weet, kun je stap 2 en 4 doen, dat is de armen opmeten.

Werklijn en arm

Werklijn = verlenging van de krachtenpijl, zo ver als nodig is.

Tip: soms is verlengen niet nodig, dan heb je aan de krachtenpijl 

genoeg.

Arm = kortste afstand tussen werklijn van de kracht en het draaipunt.

Tip: deze staat dus altijd loodrecht op de werklijn.

(voorbeelden volgen hierna)

Werklijn en arm

Draaipunt is het groene driehoekje.

De zwaartekracht werkt op twee punten, krachten zijn op schaal getekend F1 en F2.

Bij F1 hoef je geen werklijn te tekenen.

Bij F2 verleng je de kracht met de lichtblauwe werklijn.

Daarna meet je de armen op, kortste afstand tussen werklijn (of kracht zelf) en draaipunt. 

Armen zijn I1 en I2 (in rood).

luister uitleg

De arm I is in beide plaatjes de loodrechte (kortste) afstand tussen de werklijn van de kracht en het draaipunt (groene stip). De werklijn hoef je hier niet te verlengen. 

Moment = Kracht x Arm?

• Het moment van een kracht is gelijk aan de grootte van de kracht x de lengte van de arm.
• De arm van een kracht is de afstand tussen de werklijn van de kracht en de draai-as van de hefboom.

• Een hefboom is in evenwicht als de som van de momenten linksom gelijk is aan de som van de momenten rechtsom.

In symbolen

M = moment in Nm (newton * meter) 

F = kracht in N(ewton)

l = arm (lengte vanaf draaipunt) in m(eter)

M=F​1​​⋅L​1​​

Hefboom in evenwicht

Kracht 1 x Arm 1 = Kracht 2 x Arm 2

F = kracht in N (Newton)

L = Lengte van de arm in m (meter)

F​1​​⋅L​1​​=F​2​​⋅L​2​​

Formule:

Balanceer lab

Met de volgende link kom je op het balanceer lab van Phet Colorado. Hier kun je oefenen met de hefboomwet.

Probeer eerst de inleiding uit, daarna het lab en doe daarna het spel om te zien of je het hebt begrepen.

phet.colorado.edu

Wat is de eenheid van moment?

1. Newton
2. meter
3. Newton.meter
4. Newton per meter

Het moment van de spierkracht is

1. 0,46 Nm
2. 0,56 Nm
3. 52 Nm
4. 5,7 Nm

het moment van de kracht van 100 N is

1. 60 Nm
2. 60 N
3. 60 m
4. 0,0060 Nm

Opgaven maken

de docent vertelt in de les

welke opgaven je maakt