5. Krachten in werktuigen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• mavo
• Leerjaar 3

Als je een pen optilt en stilhoudt in de lucht, welke twee krachten zijn dan in evenwicht?

1. Zwaartekracht en spankracht
2. Zwaartekracht en spierkracht
3. Spierkracht en normaalkracht
4. Spankracht en normaalkracht

Een krachtenpijl is 4 centimeter lang. De schaal in de tekening is 1 cm = 50 N. Hoe groot is de getekende kracht?

1. 12,5 N
2. 50 N
3. 200 N
4. 2000 N

Twee honden trekken aan een touw. De linker met een kracht van 25 N, de rechter met 35 N.
Wat is de nettokracht op het touw en in welke richting werkt die?

1. 60 N - naar links
2. 60 N - naar rechts
3. 10 N - naar links
4. 10 N - naar rechts

5. Krachten in werktuigen

Dit gaan we leren:

1. Uitleggen of een werktuig een enkele of een dubbele hefboom vormt

2. Het draaipunt van een hefboom aanwijzen

3. Uitleggen wat bij een hefboom de werkkracht en de last zijn

4. Rekenen met de hefboomregel

Voor sommige dingen is je spierkracht niet groot genoeg (ook niet als je kast bent).

Je kan dan een werktuig gebruiken, bv. een moersleutel. Die werkt dan als een hefboom.

Een hefboom draait om een draaipunt. Aan de andere kant oefen je kracht uit.

Met een oneindig grote hefboom zou je alles wat je wil in beweging kunnen brengen.

Waar zit het draaipunt?

Bij een hefboom wordt twee keer kracht uitgeoefend:

- Van jou op de hefboom: dit heet de werkkracht (F1)

- Van de hefboom op het voorwerp: dit heet de last (F2)

Hoe maak je die last zo groot mogelijk?

De kant (arm) van de hefboom waar je zelf kracht op uitoefent, moet zo groot mogelijk zijn.

De arm waar de last werkt, moet zo klein mogelijk zijn. Het draaipunt moet dicht bij het voorwerp liggen.

De hefboomregel

De krachten op een hefboom bereken je zo:

werkkracht (N) × werkarm (m) = last (N) × lastarm (m)

Als dan de werkarm lang is, en de lastarm kort, zoals besproken,

dan wordt de werkkracht klein (jij doet weinig) en de last groot (de hefboom oefent veel kracht uit).

Oefenen

In dit voorbeeld is de afstand tussen hand en

draaipunt (werkarm) 10 centimeter, en tussen

dop en draaipunt (lastarm) 2 centimeter.

a. Je oefent 5 N spierkracht uit op de werkarm.

Hoe groot is dan de last(kracht)?

b. Nu zet je twee keer zoveel kracht (10 N).

Hoe groot is dan de last?

Oefenen

We weten:

L1 (lengte werkarm) = 10 centimeter

L2 (lengte lastarm) = 2 centimeter

F1 (werkkracht) = 5 N

Als we dat invullen in de formule, krijgen we:

5 N * 10 cm = ? * 2 cm

50 = ? * 2

? = 25 N

De lengte van de werkarm is 5 keer zo lang als de lengte van de lastarm.

Dat betekent dat de kracht van de last 5 keer zo groot is als de werkkracht.

Met twee hefbomen die om hetzelfde draaipunt draaien, heb je een dubbele hefboom.

Voorbeelden zijn scharen en tangen.

Ook hier geldt: de werkarm is 4 keer zo lang, dus de tang maakt je kracht 4 keer groter.

Aan de slag

Maak: paragraaf 3.4, opdracht 1 en 3 t/m 6

Daarna: Test Jezelf van die paragraaf