In figuur 2 is een bovenaanzicht getekend van het gespannen elastiek. De stippellijn geeft het elastiek weer in ontspannen toestand tussen punten A en B. De afstand waarover het midden van het elastiek wordt uitgerekt door de trekkracht Ftrek, is de uitrekking u.
De afstand CD is 5,5 cm en de afstanden AC & BC zijn elk 5,2 cm. De stippellijn 'elastiek' hoef je niet te tekenen.
1. Als de Ftrek = 100 N bedraagt, wat is dan de spankracht in
het gespannen elastiek?
2. Beschouw het elastiek van de katapult als een
springveer. Wat is de veerconstante C wanneer de
uitrekking u = 12 cm bedraagt?
3. Stel dat de trekkracht 250 N zou zijn, hoever zal het elastiek van de katapult uitrekken?
Figuur 1
Figuur 2
Slide 2 - Slide
Katapult
Een katapult is een vorkvormig
stuk hout waaraan een elastiek
is bevestigd, zie figuur 1.
Door het elastiek te spannen
tussen A en B en dan los te
laten kan een steen worden
weggeschoten.
In figuur 2 is een bovenaanzicht getekend van het gespannen elastiek. De stippellijn geeft het elastiek weer in ontspannen toestand tussen punten A en B. De afstand waarover het midden van het elastiek wordt uitgerekt door de trekkracht Ftrek, is de uitrekking u.
1. Als de Ftrek = 100 N bedraagt, wat is dan de spankracht in
het gespannen elastiek tussen A en C?
Beschouw het elastiek van de katapult als een springveer.
2. Wat is de veerconstante C wanneer de uitrekking
u = 12 cm bedraagt?
3. Stel dat de trekkracht 250 N zou zijn, hoever zal het elastiek van de katapult uitrekken?
Figuur 1
Figuur 2
Slide 3 - Slide
Antwoord Opgave 1
1. Als de Ftrek = 100 N bedraagt, wat is dan de spankracht in het gespannen elastiek?
Zie de afbeelding hieronder. Eerst teken je een even lange krachtpijl die net zo lang is als Ftrek, in de tegengestelde
richting, dit is de resulterende kracht van de twee spankrachten.
Van daaruit teken je een parallellogram. Waar de Fspan en de stippellijn van het parallellogram elkaar snijden, is de kop van de Fspan krachtpijl.
Nu kan je schaal toepassen:
De schaal pas je toe door de krachtpijl van Ftrek = 100 N op te meten. Die heeft een lengte van 8,4 cm, dus is je schaal: 1 cm = 11,90 N.
Stel dat je voor de Fspan (tot waar de stippellijn van het parallellogram en de krachtpijl elkaar snijden) 6,0 cm meet, dan is de Fspan = 6,0 x 10 N = 60 N.
Slide 4 - Slide
Antwoord Opgave 2 & 3
2. Beschouw het elastiek van de katapult als een
springveer. Wat is de veerconstante C wanneer de
uitrekking u = 12 cm bedraagt?
u = 12 cm = 12·10-2 m Ftrek = 100 N C = ?
3. Stel dat de trekkracht 250 N zou zijn, hoever zal het
In een pretpark is een glijbaan neergezet die onder een extra hoge hoek staat. Samira wil het een keer proberen en glijdt met constante snelheid van de glijbaan af, zie afbeelding hiernaast. Je mag in deze opgave luchtwrijvingskracht verwaarlozen.
4. De zwaartekracht op Samira is 600 N. Bereken haar massa.
5. Ontbind de zwaartekracht in een component loodrecht op de helling en een component parallel aan de helling en bepaal aan de hand hiervan waarden van deze componenten m.b.v. schaal.
6. Construeer hierbij ook de normaalkracht en de schuifwrijvingskrachten en bereken de waarden van deze
krachten.
7. Stel dat de zwaartekrachtcomponent parallel aan de helling anderhalf keer zo groot zal zijn. Bereken de resulterende kracht.
8. Bereken de versnelling van Samira.
Slide 6 - Slide
Antwoord opgave 4 & 5
4. De zwaartekracht op Samira is 600 N. Bereken haar massa.
5. Ontbind de zwaartekracht in een component loodrecht op
de helling en een component parallel aan de helling en
bepaal aan de hand hiervan waarden van deze
componenten m.b.v. schaal.
De ontbinding van de zwaartekracht is in de afbeelding hiernaast weergegeven. Als je voor de 600 N een lengte van 8,9 cm meet, dan is de waarde van Fz, ∥, met zijn 5,6 cm, gelijk aan 378 N. Daaruit volgt dat de waarde van Fz, ⊥ met een lengte van 6,9 cm, 465 N bedraagt.
Fz=mg→m=gFz
→m=9,81600=61,2kg
Slide 7 - Slide
Antwoord opgave 6 t/m 8
6. Construeer hierbij ook de normaalkracht en de
schuifwrijvingskracht en bereken de waarden van deze krachten.
Zie afbeelding hiernaast voor constructie.
Normaalkracht: Schuifwrijvingskracht:
7. Stel dat de zwaartekrachtcomponent parallel aan de helling
anderhalf keer zo groot zal zijn. Bereken de resulterende
kracht.
8. Bereken de versnelling van Samira.
→FN−Fz,⊥=0
Fres=0N
→FN=Fz,⊥
→FN=465N
Fres=0N
→Fw,schuif−Fz,∥=0
→Fw,schuif=Fz,∥
→Fw,schuif=378N
Fres=1,5⋅Fz,∥−Fw,schuif
→Fres=1,5⋅378−378
Fres=ma
→a=mFres
→Fres=189N
→a=61,2189=3,09m⋅s−2
Slide 8 - Slide
Speeltuin
Eddy (65 kg) zit met zijn kleine zusje Bianca (17 kg) in de speeltuin op een wip. Bianca zit op een afstand van 2,5 m vanaf het draaipunt van de wip. Om ervoor te zorgen dat de wip in evenwicht is moet Eddy dichterbij het draaipunt zitten dan Bianca.
9. Bereken met de hefboomwet op welke afstand van het draaipunt Eddy moet gaan zitten.
Slide 9 - Slide
Antwoord opgave 9
9. Bereken met de hefboomwet op welke afstand van het
Ilse beschikt over twee verschillende veren A en B en hangt aan elke veer een blokje. De blokjes hebben hetzelfde volume, maar de dichtheid van de blokjes is verschillend. Beide veren krijgen dezelfde uitrekking.
Welke bewering is juist?
A
De veer, waar het blokje met de grootste dichtheid aan hangt, heeft de kleinste veerconstante.
B
De veer, waar het blokje met de grootste dichtheid aan hangt, heeft de grootste veerconstante.
C
Beide veren hebben een even grote veerconstante.
Slide 11 - Quiz
Antwoord Opgave 10
Ilse beschikt over twee verschillende veren A en B en hangt aan elke veer een blokje. De blokjes hebben hetzelfde volume, maar de dichtheid van de blokjes is verschillend. Beide veren krijgen dezelfde uitrekking.
Welke bewering is juist?
Blokjes hebben hetzelfde volume, maar andere dichtheden, dus de massa's verschillen van elkaar. De veren verschillen, dus zijn de veerconstantes van de veren ook verschillend. Uit deze informatie kan je al concluderen dat antwoord C niet klopt.
De grootste dichtheid betekent dat er meer massa per volume in het blokje zit. Dus "het blokje met de grootste dichtheid" heeft de grootste massa.
Uit de formule Fv = C·u weten we dat bij een massaveersysteem de zwaartekracht gelijk is aan de veerkracht wanneer het blokje niet heen en weer trilt, en dus in balans is:Fv = Fz → C·u = m·g
u en g blijven veranderen niet, C en m wel. Bij antwoord B spreekt men over de grootste dichtheid, dus ook de grootste massa. Invullen in de vergelijking hierboven geeft dat: Als m groter wordt, MOET C ook groter worden.
Dus klopt antwoord B.
Slide 12 - Slide
Opgave 11
I Op een wielrenner die langs een rechte weg met een constante snelheid van 58 km/h racet, werkt een resulterende kracht, ongelijk aan nul.
II Twee kometen vliegen met constante snelheid door het heelal. Komeet A heeft een grotere snelheid dan komeet B. Op komeet A werkt dan een grotere resulterende kracht dan op komeet B.
Welke bewering(en) is/zijn waar?
A
I en II zijn beide waar.
B
Alleen I is waar.
C
Alleen II is waar.
D
I en II zijn geen van beide waar.
Slide 13 - Quiz
Antwoord Opgave 11
I Op een wielrenner die langs een rechte weg met een constante snelheid van 58 km/h racet, werkt een resulterende kracht, ongelijk aan nul.
Stelling I...
... stelt dat bij een constante snelheid de resulterende kracht ongelijk is aan nul. Dit is onjuist, want de eerste wet van Newton stelt dan ook dat de resulterende kracht bij constante snelheid (en bij een voorwerp in rust) altijd nul is.
Stelling I is dus ONJUIST.
II Twee kometen vliegen met constante snelheid door het heelal. Komeet A heeft een grotere snelheid dan komeet B. Op komeet A werkt dan een grotere resulterende kracht dan op komeet B.
Stelling II...
... stelt dat bij een constante snelheid een resulterende kracht ongelijk aan nul aanwezig is. Dit is onjuist, want de eerste wet van Newton stelt dan ook dat de resulterende kracht bij constante snelheid (en bij een voorwerp in rust) altijd nul is. Ongeacht de snelheid van de komeet zelf!
Stelling II is dus ONJUIST. (Komeet A zou zelfs versnellen, en dus is v niet meer constant)