H14 4T Werktuigen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• mavo
• Leerjaar 4

H14 werktuigen

Leerdoelen

14.1.1 Je kunt uitleggen wat wordt bedoeld met het moment van een kracht.

14.1.2 Je kunt berekeningen uitvoeren met het moment, de kracht en de arm.

14.1.3 Je kunt uitleggen waar het van afhangt of een hefboom in evenwicht is.

14.1.4 Je kunt krachten en armen berekenen met behulp van de momentenwet.

14.1.5 Je kunt herkennen of een werktuig een enkele of een dubbele hefboom is.

Waarom hefbomen

• kracht vergroten
• korte arm en lange arm
• draaipunt

Hefboom in drie situaties

Hoe werkt een hefboom

Hefboomregel:

F = kracht in Newton (N)

l = lengte in meter (m)

F​1​​⋅l​1​​=F​2​​⋅l​2​​

Oefensom

Hefbomen in werktuigen

Werkkracht

Last

hst 14.2 "hefbomen en zwaartekracht"

Leerdoelen

14.2.1 Je kunt uitleggen wat wordt bedoeld met het zwaartepunt van een voorwerp.

14.2.2 Je kunt het zwaartepunt aangeven van een homogene balk.

14.2.3 Je kunt beredeneren of je de zwaartekracht op een hefboom wel of niet moet meerekenen, als je de momentenwet gebruikt.

14.2.4 Je kunt berekeningen uitvoeren met de momentenwet en daarbij ook de zwaartekracht op de hefboom meerekenen.

massamiddelpunt

Het aangrijpingspunt van de 

zwaartekracht (Fz) ligt midden in 
het voorwerp. 

Dit noem je het massamiddelpunt

Massamiddelpunt

De massa van een voorwerp wordt ingebeeld in 1 punt:

het massamiddelpunt

De zwaartekrachtpijl grijpt in het massamiddelpunt aan

paragraaf 1 soorten kracht

De zwaartekracht grijpt altijd aan in het massamiddelpunt van een voorwerp, persoon of dier.

het massamiddelpunt bevindt zich (zoals het woord al doet vermoeden) in het midden van alle massa van een voorwerp. Bij wiskundige figuren is dit middelpunt heel precies te vinden/aan te geven d.m.v. het aanbrengen van symmetrielijnen (zie afbeelding hieronder waar alle lijnen kruisen, dat is het massamiddelpunt). bij sterk onregelmatige figuren dien je dit zo nauwkeurig mogelijk te schatten. Het massamiddelpunt kan ook buiten een object liggen. (zie massamiddelpunt van de voor over gebogen mens en de letter O)

De zwaartekracht grijpt altijd aan in het massamiddelpunt (zwaartepunt) van een voorwerp, persoon of dier en werkt loodrecht naar beneden! het massamiddelpunt bevindt zich (zoals het woord al doet vermoeden) in het midden van alle massa van een voorwerp. Bij wiskundige figuren is dit middelpunt heel precies te vinden/aan te geven d.m.v. het aanbrengen van symmetrielijnen (zie afbeelding hieronder waar alle lijnen kruisen, dat is het massamiddelpunt). bij sterk onregelmatige figuren dien je dit zo nauwkeurig mogelijk te schatten. Het massamiddelpunt kan ook buiten een object liggen. (zie massamiddelpunt van de voor over gebogen mens en de letter O)

Het zwaartepunt

Ook wel het Massamiddelpunt

Demo bezem

0

0

Stappenplan hefboomregel en zwaartekracht

• Zoek het draaipunt en noteer een stip.
• Zoek beide krachten. Een kracht is de zwaartekracht.
• Zoek beide armen. (afstanden tot het draaipunt) 
• Pas de momentenwet toe.

In afbeelding 2 is de situatie schematisch getekend. De massa van de man is 70 kg. De afstand AP is 1,4 m. De afstand ZP is 0,75 m.

Bereken de massa van de balk.

1) m1 = 70 x 10 = 700 N l1=1,4 m l2= 0,75 m

2) m2 = ? kg

3)

4)

5) m₂ = 131 kg

In veel situaties ligt het zwaartepunt van een hefboom recht onder of recht boven het draaipunt (afbeelding). In dat geval hoef je geen rekening te houden met het moment van de zwaartekracht. Dat komt doordat l (de afstand tussen de werklijn en het draaipunt) dan 0 m is. Daardoor is het moment Fz ∙  l gelijk aan 0 Nm.

Er zijn ook situaties waarin het zwaartepunt rechts of links van het draaipunt ligt (afbeelding). In dat geval is het moment van de zwaartekracht groter dan 0 Nm. Je moet dit moment ook meerekenen als je de momentenwet gebruikt.

De kabel oefent een spankracht uit op de auto.

Bereken de grootte van die spankracht.

14.3 Katrollen en takels

Leerdoelen

14.3.1 Je kunt uitleggen wat wordt bedoeld met een vaste katrol en met een losse katrol.

14.3.2 Je kunt met een tekening uitleggen hoe een takel in elkaar zit.

14.3.3 Je kunt uit het aantal katrollen van een takel afleiden hoeveel keer de hijskracht wordt vergroot en hoeveel keer de hijsafstand wordt verkleind.

14.3.4 Je kunt berekeningen uitvoeren met de rekenregel voor takels.

Vaste katrol

Een vaste katrol draait de richting van de kracht om. Je herkent een vaste katrol aan het feit dat hij VAST zit.

Kracht en lengte touw blijven gelijk

Losse katrol

• Een losse katrol maakt ons sterker. Halveert de kracht
• De last wordt verdeeld over het aantal touwen waaraan de katrol hangt.
• Kijk goed naar de last van 600 N. Hoeveel touwen hangt de last?
  
• 
  

Katrollen en Takels

Katrollen en Takels

De massa van de last 

is 120 kg.

De lastkracht is 1200 N.

De werkkracht = lastkracht : N

N= aantal katrollen of het aantal touwen. 

Katrollen en Takels

Winst en verlies

De werkkracht neemt af met het aantal katrollen/touwen.

De hijslengte van het touw neemt juist toe.

Hijslengte = optilhoogte last x N (aantal katrollen/touwen) 

H14.4 Druk

Leerdoelen

14.4.1 Je kunt uitleggen welke twee dingen het vervormend effect van een kracht bepalen.

14.4.2 Je kunt benoemen wat druk is en in welke eenheden deze grootheid wordt gemeten.

14.4.3 Je kunt berekeningen uitvoeren met de druk, de kracht en de oppervlakte.

14.4.4 Je kunt een gegeven druk omrekenen van N/cm2 naar Pa en omgekeerd.

14.4.5 Je kunt voorbeelden geven van situaties waarin je de druk bewust klein houdt of vergroot.

Vervorming hangt van 2 dingen af:

- hoe groot de kracht is die ergens op werkt

- hoe groot het oppervlak is 

waar de kracht op werkt. 

Druk berekenen

De invloed van de kracht en de oppervlakte op de druk van een voorwerp op de ondergrond uitleggen, ten minste:

- veiligheidsgordel

- veiligheidshelm

- rijplaten

- rupsband

- tractorbanden

- mes

- punaise

Druk berekenen

1 Pa = 1 N/m²

 

Hoe reken hier nu mee?

Oefensom

Oefensom