H4 Krachten, les 1 4vwo 5 -1- 2021

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Welkom

Aan het eind van deze les kunnen jullie:

• verschillende soorten krachten met formules benoemen
• een kracht tekenen
• drie wetten van Newton noemen en toepassen in eenvoudige situaties

Aan het eind van deze les weten jullie:

• wat het verschil is tussen zwaartekracht, gewicht en massa
• wat normaalkracht is 
• wanneer er krachtenevenwicht is

Een fietser rijdt 20,0 km/h op een vlakke weg. Als zij stopt met trappen duurt het 3,5 s voordat zij 18,0 km/h rijdt. Haar massa is 65 kg en de massa van haar fiets is 20 kg.
Hoe groot is de gemiddelde wrijvingskracht op de fietsster gedurende deze 3,5 seconde?

Uitwerking opgave Fietser

Tijdens het uitrijden over 3,5 s geldt: Fnetto = Fw

Verder geldt: Fnetto =m x a 

m = 65 + 20 = 85 kg

a = snelheidsverandering/tijd 

snelheidsverandering = 20,0 - 18,0 = 2,0 km/h = 2,0/3,6 = 0,556 m/s

a = 0,556/3,5 = 0,159 m/s2; Fw = 85 x 0,556 = 13,5 N = 14 N

Soorten krachten

Soorten krachten

zwaartekracht: Fz = m x g

veerkracht: Fv = C x u,
      met C = veerconstante (N/m) en u = uitrekking (m) 

spankracht: Fsp , altijd in de richting van het koord

normaalkracht --> uitleg later

Weerstands (of wrijvings)krachten

luchtweerstand(skracht): 

• afhankelijk van de snelheid, 
• luchtdichtheid, 
  
• frontaal oppervlak
• de stroomlijn

formule: 

Weerstands (of wrijvings)krachten

schuifwrijving, afhankelijk van:

• gewicht van het voorwerp ("hoe hard het voorwerp op de ondergrond duwt"),
• ruwheid van voorwerp en ondergrond
  
  formule: 

Weerstands (of wrijvings)krachten

rolweerstand, afhankelijk van:

• gewicht van het voorwerp ("hoe hard het voorwerp op de ondergrond duwt"),
• ruwheid van voorwerp en ondergrond
  
  

formule: 

Opgave 7a uit het boek:
Zie figuur 15: In welke punten is er sprake van luchtweerstand

1. A en B
2. A en C
3. A, B, C
4. B

Opgave 7b uit het boek.
Bekijk figuur 15. In welke punten werkt er zwaartekracht?

1. in A en B
2. in A en C
3. In A, B en C
4. in B

Vraag 7c uit het boek.
Bekijk figuur 15: In welk punt is de nettokracht het grootst?

1. in A
2. in B
3. in C
4. in A, B en C even groot

Correctie op antwoord van 7c

Tijdens de les had ik het verkeerde antwoord vermeld. De snelheidsverandering in C lijkt iets groter dan in A, maar dat is toch niet goed te zien.

In C werkt de luchtwrijvingskracht naar boven - want de beweging is naar beneden - en de zwaartekracht naar beneden. De nettokracht in C is dus kleiner dan de zwaartekracht.

In A werken de luchtwrijvingskracht en de zwaartekracht allebei naar beneden. De nettokracht in A is dus groter dan de zwaartekracht en daarom is in A de nettokracht het grootst.

Kracht tekenen

Lengte met krachtenschaal

1e wet van Newton

nettokracht = 0 <--> voorwerp staat stil of beweegt met constante snelheid

Derde wet van Newton

Actiekracht: je leunt tegen de muur en oefent een kracht uit op de muur

Reactiekracht: de muur oefent een even grote kracht op jou uit, maar dan tegengesteld gericht (zodat je niet omvalt)

Welke krachten zijn hier getekend? Welke krachten zijn hier de wisselwerkingskrachten?

Een grote magneet oefent op een ijzeren spijkertje een geweldige kracht uit. Welke van de volgende uitspraken is dan juist :

1. het spijkertje zelf oefent op de magneet geen kracht uit
2. de kracht die het spijkertje op de magneet uitoefent is veel kleiner dan deze door de magneet op het spijkertje uitgeoefend
3. de kracht die het spijkertje op de magneet uitoefent is even groot als deze door de magneet op het spijkertje uitgeoefend
4. over de grootte van de kracht die het spijkertje op de magneet uitoefent kan men niets met zekerheid zeggen

Een magneet van 3,0 kg oefent een kracht uit van 200 N op een tweede magneet van 1,5 kg.
Dan oefent de tweede magneet op de eerste een kracht uit van:

1. 50 N
2. 100 N
3. 200 N
4. 400 N

zwaartekracht en gewicht(skracht)

gewicht of gewichtskracht
= de kracht die het voorwerp uitoefent op het vlak waarop het rust of waaraan het hangt

Derde wet van Newton: gewicht en normaalkracht 

• De normaalkracht is de reactiekracht van de gewichtskracht
  
• De zwaartekracht en de normaalkracht werken op het blok en heffen elkaar op

De normaalkracht werkt altijd loodrecht op het ondersteunend oppervlak naar 'boven'

Opgave 15/Figuur 25: Let nog even niet op de getekende krachten

Welke krachten werken er
op de man in figuur 25?

Welke krachten werken er op
de plank
als de plank stil ligt en in evenwicht is?

zwaartekracht

normaalkracht

gewicht

luchtwrijving

Nu kunnen jullie:

• verschillende soorten krachten met formules benoemen
• een kracht tekenen
• drie wetten van Newton noemen en toepassen in eenvoudige situaties

Nu weten jullie:

• wat het verschil is tussen zwaartekracht, gewicht en massa
• wat normaalkracht is