Hoofdstuk 3

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k
• Leerjaar 3

H3: Krachten 

Leerdoelen 3.1 Krachten herkennen

3.1.1 Je kunt de effecten van een kracht benoemen.

3.1.2 Je kunt verschillende soorten krachten beschrijven.

3.1.3 Je kunt de drie eigenschappen van een krachtenpijl benoemen.

3.1.4 Je kunt een kracht tekenen als een pijl met het juiste aangrijpingspunt en de juiste richting.

Leerdoelen 3.2 Krachten meten

3.2.1 Je kunt het verband beschrijven tussen de uitrekking van een veer en de kracht die op de veer werkt.

3.2.2 Je kunt krachten meten met een krachtmeter (veerunster).

3.2.3 Je kunt de zwaartekracht op een voorwerp berekenen als de massa is gegeven.

3.2.4 Je kunt uitleggen wat een krachtenschaal is.

3.2.5 Je kunt een kracht op een gegeven krachtenschaal tekenen.

Krachten

Een kracht kun je niet zien, maar wel meten.

 Hoe zou je kunnen zien dat de ene kracht groter is dan de andere?

Een spiraalveer uitrekken

Hoe groter de kracht, hoe groter de uitrekking

Als je aan een spiraalveer trekt, rekt hij uit. 

Om de veer uit te rekken, is een kracht nodig.

Om de veer verder uit te rekken, is een grotere kracht nodig. 

De uitrekking zie je als je massablokjes aan een veer hangt. 

Een spiraalveer uitrekken

Hoe groter de kracht, 

hoe groter de uitrekking

De uitrekking is het aantal cm dat de veer langer wordt. Als je zo’n proef doet, merk je dat de uitrekking ‘gelijk opgaat’ met de kracht op de veer:

• Als de kracht 2× zo groot wordt, wordt de uitrekking ook 2× zo groot.
  
• Als de kracht 3× zo groot wordt, wordt de uitrekking ook 3× zo groot.

Krachten meten

Krachten kun je meten met een krachtmeter. 

In zo’n krachtmeter zit een spiraalveer. 

Hoe groter de kracht waarmee je aan de krachtmeter trekt,

des te verder rekt de veer uit (afb. 2).

Krachten meter

De eenheid van kracht (F) is Newton (N)

We meten krachten met een krachtmeter.

Kracht meten

• Krachtmeter (veerunster)
• Meetinstrument 
• Elke krachtmeter ander meetbereik
• Kleine kracht (slappe veer)
• Hoe groter de kracht hoe meer de veer uitrekt (stugge veer)

Zwaartekracht en massa

• Zwaartekracht is de kracht waarmee de aarde voorwerpen aantrekt. 
• De zwaartekracht werkt dus altijd naar beneden. 
• Bij alles wat je optilt, voel je deze kracht. 
• Voor het tillen van een krat met volle flessen heb je veel kracht nodig. 
• Als de flessen leeg zijn, heb je minder kracht nodig. 
• De zwaartekracht op de volle krat is dus het grootst.

Zwaartekracht en massa

Om een voorwerp met een massa van 1 kg op te tillen, heb je een kracht nodig van 10 N.

De sterkte van de zwaartekracht van de aarde is dus 10 N voor 1 kg. 

Als je de zwaartekracht op een massa wilt uitrekenen, moet je de massa in kg vermenigvuldigen met de sterkte van de zwaartekracht. 

• Dit schrijf je als de formule:
  
• zwaartekracht = massa × sterkte van de zwaartekracht (=gravitatie)
• Fz = m ∙ g

Voorbeeldopdracht 1

zwaartekracht = massa × sterkte van de zwaartekracht
Hoe groot is de zwaartekracht die werkt op iemand van 70 kg?

gegevens: m = 70 kg                     g= 10 N/kg
gevraagd: Fz = ? N
formule: Fz = m * g

berekening: Fz = 70 * 10

antwoord: Fz = 700 N

Krachten tekenen

A: Richting

B: Aangrijpingspunt

C: Grootte

Krachtenschaal. 

Bijvoorbeeld: 1 cm ≙ 5 N. 

Vector

Krachtenschaal

Je kunt de krachtenschaal korter schrijven.

Je zegt: 

• 1 cm komt overeen met 50 newton.
• Je schrijft: 1 cm ≙ 50 N.
• Dus ≙ betekent: komt overeen met.

Leerdoelen 3.3 Nettokracht

3.3.1 Je kunt in geval van evenwicht beschrijven aan welke voorwaarden de krachten moeten voldoen.

3.3.2 Je kunt in geval van evenwicht de bijbehorende krachten benoemen.

3.3.3 Je kunt de nettokracht berekenen van krachten die werken op één voorwerp.

Evenwicht

In deze situatie houden de krachten elkaar in evenwicht. Ze trekken even hard aan de zak, maar in tegenovergestelde richtingen. Daardoor gebeurt er niets: de zak beweegt niet omhoog en ook niet omlaag.

Fv

Fz

Evenwicht

Er is ook een andere kracht die vaak evenwicht maakt met  Fz .

Het tafel wordt door de schaal een heel klein beetje ingedrukt. Daardoor ontstaat een kracht die recht omhoog werkt: de normaalkracht (Fn).

Fn

Fz

Twee krachten in evenwicht.

De zwaartekracht en spankracht zijn even groot, maar tegengesteld gericht.

De kist blijft in evenwicht.

Normaalkracht

Bij de nettokracht F_net kijk je wat er gebeurt als je alle krachten samen neemt.

Krachten die in dezelfde richting werken mag je optellen.

Krachten die in tegengestelde richting werken haal je van elkaar af.

Een ander woord voor nettokracht is de resultante kracht F_res

Filmpjes

Leerdoelen 3.4 Krachten in werktuigen

3.4.1 Je kunt uitleggen of een werktuig een enkele of een dubbele hefboom vormt.

3.4.2 Je kunt het draaipunt en de armen van een hefboom herkennen.

3.4.3 Je kunt bij werktuigen beschrijven op welke manier met een kleine kracht een grote kracht wordt uitgeoefend.

3.4.4 Je kunt bepalen hoeveel keer een werktuig de kracht vergroot die erop werkt.

Functie van een hefboom?

Nut van de hefboom

• Door een hefboom kun je een grotere kracht uitoefenen op een voorwerp. 
• Door de verhouding in de hefboom hoef je met een lange arm maar weinig kracht te zetten, om bij de korte arm heel veel kracht te krijgen.

Wat is een moment?

Soorten hefbomen

Enkele hefboom

Een dubbele hefboom

Een nijptang bestaat uit een dubbele hefboom.

Bereken de kracht op de spijker.

M=F * l

Krachtenschaal