kopie 3KGT 3.4 Krachten en werktuigen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g, t, mavo
• Leerjaar 3

Wat gaan we vandaag doen?

Huiswerkcontrole opgaven H3.3

Rekenen met krachten

Instructie H3.4 Krachten in werktuigen 

Zelfstandig werken: Opg H3.4

Huiswerk controle H3.3

Huiswerk controle H3.3

Alles klaar: dan verder met "rekenen met krachten" of 

Lees H3.4 en maak bijbehorende opgaven

Niet klaar: Ga verder met de opgaven H3.3

Rekenen met krachten

Opgave 1

In de afbeelding hiernaast staat een krachtmeter van 1 Newton.

Hoe groot is de kracht die deze krachtmeter aangeeft?

(let op de schaalverdeling van 0 naar 1 Newton)

De krachtmeter geeft 0,4 N aan.

Uitwerking: De schaalverdeling is van boven naar beneden van 0 N naar 1 N.

Elke tussenstreepje heeft een onderlinge verdeling van 0,1 N

De veer is tot het 4de tussenstreepje uitgerekt => 0,4 N

Opgave 2

Hans heeft een massa van 56 kg.

Hoe groot is de zwaartekracht op Hans op aarde?

Gegevens:   m = 56 kg ; g = 10 N/kg

Gevraagd:   Fz = ? N

Formule:     Fz = m x g

Uitwerking:  Fz = 56 x 10 = 560 N

Antwoord:    De zwaartekracht (Fz) is 560 N

Opgave 3

Op een pen werkt een zwaartekracht van 0,23 N.

Bereken de massa van de pen in gram?

Gegevens:  Fz = 0,23 N ; g = 10 N/kg

Gevraagd:   m = ? kg

Formule:     Fz = m x g => m = Fz / g

Uitwerking: m = 0,23 / 10 = 0,023 kg = 23 g

Antwoord:   De pen heeft een massa van 23 gram

Opgave 4

Abir heeft een massa van 42 kg.

Hoe groot is de zwaartekracht op Abir?

Gegevens:  m = 42 kg ; g = 10 N/kg

Gevraagd:  Fz = ? N

Formule:     Fz = m x g

Uitwerking: Fz = 42 x 10 = 420 N

Antwoord:   De zwaartekracht van Abir is 420 Newton

Opgave 6

Je wilt een kracht van 3500 N tekenen met een schaal: 1 cm ≙ 700 N.

Hoe lang wordt de pijl dan?

Gegevens:   F = 3500 N ; krachtenschaal: 1 cm ≙ 700 N

Gevraagd:    Lengte van de pijl = ? cm

Formule:      Je deelt de kracht door de krachtenschaal (Lengte pijl = F / Fschaal)

Uitwerking:   Lengte pijl = 3500 / 700 = 5 cm

Antwoord:    De lengte van de pijl is 5 cm

Opgave 7

Je wilt een kracht van 1566 N tekenen met een schaal van: 1 cm ≙ 400 N

Hoe lang wordt de pijl dan (in 1 cm achter komma nauwkeurig)?

Gegevens:   F = 1566 N ; krachtenschaal: 1 cm ≙ 400 N

Gevraagd:   Lengte van de pijl in 1 cm achter de komma nauwkeurig

Formule:     Lengte pijl = F / Fschaal

Uitwerking: Lengte pijl = 1566 / 400 = 3.9 cm

Antwoord:   De lengte van de pijl is 3,9 cm

Opgave 9

Hans wil een kracht van 30 N tekenen met krachtenschaal: 1 cm ≙ 20 N.

Hoe lang wordt de pijl dan?

Gegevens:   F = 30 N ; krachtenschaal; 1 cm ≙ 20 N

Gevraagd:   Lengte pijl = ? cm

Formule:     Lengte pijl = F / Fschaal

Uitwerking: Lengte pijl = 30 / 20 = 1.5 cm

Antwoord:   De lengte van de pijl is 1,5 cm

Opgave 10

Mike hangt tijdens een natuurkundepracticum een blokje van 50 g aan een veer. Na 2 minuten hangt het blokje stil.

Hoe groot is op dat moment de veerkracht in de veer?

Gegevens:   m = 50 g = 0.050 kg ; g = 10 N/kg

Gevraagd:   Fv = ? N

Formule:     Fz = m x g ; bij evenwicht => Fz = Fv

Uitwerking: Fz = 0.050 x 10 = 0.5 N

                   Fz = Fv = 0.5 N

Antwoord:  De veerkracht in de veer is dan 0.5 N

Opgave 12

Op een voorwerp werken drie krachten:

• kracht 1 is 5 N en werkt naar rechts;

• kracht 2 is 12 N en werkt naar rechts;

• kracht 3 is 15 N en werkt naar links.

Hoe groot is de nettokracht en in welke richting werkt hij?

Gegevens:   naar rechts; F1 = 5 N en F2 = 12 N, naar links; F3 = 15 N

Gevraagd:   Fnetto = ? N

Formule:     Fnetto = F1 + F2 -F3

Uitwerking:  Fnetto = 5 + 12 – 15 = 2 N

Antwoord:   De nettokracht is 2 Newton en werkt naar rechts / Links

Opgave 14

Op een voorwerp werken vier krachten:

• kracht 1 is 3 N en werkt naar links;

• kracht 2 is 20 N en werkt naar links.

• kracht 3 is 6 N en werkt naar rechts;

• kracht 4 is 13 N en werkt naar rechts;

Hoe groot is de nettokracht en in welke richting werkt hij?

Gegevens:   F1 = 3 N, F2 = 20 N, F3 = 6 N, F4 = 13 N

Gevraagd:   Fnetto = ? N

Formule:      Fnetto = Flinks – Frechts = (F1 + F2) – (F3 + F4)

Uitwerking:  Fnetto = (3 + 20) – (6 + 13) = 23 – 19 = 4 N

Antwoord:   De nettokracht is 4 N. De krachten naar links is groter => nettokracht naar links

3.4 Krachten in werktuigen

• Uitleggen wat een enkele of dubbele hefboom is en hoe je deze goed kan gebruiken
• Je kunt uitleggen hoe je met een kleine kracht een grote last kunt uitoefenen
• Rekenen met de hefboomregel.

Voorkennis

Met je vingers krijg je een vastgedraaide moer niet los. 

Met een steeksleutel gaat dit heel gemakkelijk. 

Hoe komt het dat het losdraaien met een 

steeksleutel zoveel gemakkelijker gaat?

Hefboomlatje 

Bij evenwicht geldt:

gewicht x gaatjes links = gewicht x gaatjes rechts

2 x 3 = 2 x 3     ==>    evenwicht

Werken met een hefboom

• Een hefboom heeft een draaipunt (midden moer)
• Je spierkracht werkt over een grote arm (loodrechte afstand van de kracht tot het draaipunt). 
• De kracht op de moer is groter, want deze heeft een kortere arm

De hefboomregel

• Je kunt de krachten op een hefboom uitdrukken met de hefboomregel:

 werkkracht  x  werkarm = last  x  lastarm

   of in formule:    F₁  x  l₁ =  F₂  x  l₂

• De werkkracht is meestal de spierkracht en de last de kracht op het voorwerp.
• De arm is de afstand tot het draaipunt

Enkele en dubbele hefboom

Een schroevendraaier om een verfblik open te maken is een enkele hefboom. Er is maar één hefboom die om het draaipunt beweegt.

Enkele Hefboom

• Controleer zelf met de hefboomregel!

                             F₁ x l₁ = F₂ x l₂

• _{Uit de formule volgt dat F2 (arm 0,8 cm) 20x zo groot is als F1 (arm 16 cm).} 
• _{Op het deksel werkt daardoor een kracht van 300 N}
• =>20x zo groot als de spierkracht van 15 N

Een dubbele hefboom

Een nijptang bestaat uit een dubbele hefboom.

Bereken de kracht op de spijker.

F₁ x l₁  = F₂ x l₂

10 N x 12,5 cm = F2 x 2,5 cm

F2 = 125/2,5 = 50 N

Belang lesdoel

Hefbomen juist toepassen is erg handig, denk aan ;

flesopener, notenkraker, krik, wip, koevoet, schaar etc.

In de toetsen is dit een veel voorkomend onderwerp.

Samenvatting

• Je weet het verschil tussen enkele en dubbele hefboom

• je kunt in een foto of tekening het draaipunt aanwijzen

• Je weet wat bedoeld wordt met werkkracht en last

• Je kunt uitleggen hoe je met een kleine werkkracht een grote last kunt uitoefenen

• Je kunt de grootte van een kracht of een arm mbv de hefboomregel berekenen

Huiswerk

Lees H3.4 goed door

GT: Opgave: 1 t/m 5 pag.159-160

K: Opgave: 1 t/m 6 pag. 160-161

Controleer opgaven 3.3

Controlevragen

1a Noem drie enkele hefbomen.

1b Noem drie dubbele hefbomen.

1c Noteer de hefboomregel.

Je kunt een koevoet gebruiken om een kist te openen, zie de figuur.

Bereken de kracht die de koevoet uitoefent op het deksel van de kist.

80 × 105 = F2 × 10

8400 = F2 × 10

F2 =
8400 : 10 

 = 840 N

Herman gebruikt een nijptang om ijzerdraad in elkaar te draaien en daarna af te knippen (figuur a). Hij duwt bij de stippellijn links met in totaal 40 N op de handvatten.

a)Bereken hoe groot de kracht op het ijzerdraad dan is.

Herman heeft ook een nijptang met een kleinere bek (figuur b).

b)Wordt de kracht op het ijzerdraad met

 deze nijptang kleiner of juist groter (als Herman met dezelfde kracht knijpt)?

De werkarm van nijptang b is even groot als de werkarm van nijptang a. De lastarm van nijptang b is kleiner. 

Dat betekent dat de last (de kracht op de draad) bij nijptang b groter is.