H10 Werktuigen

• Natuurkunde / Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo k
• Leerjaar 4

Werktuigen

Hoofdstuk 10

10.1 Krachten

Leerdoelen 10.1

10.1.1 Je kunt beschrijven welke effecten krachten op een voorwerp kunnen hebben.

10.1.2 Je kunt de grootte van een kracht meten met een geschikte krachtmeter.

10.1.3 Je kunt een kracht tekenen als een vector, volgens een gegeven krachtenschaal.

10.1.4 Je kunt de krachten benoemen die in een gegeven situatie op een voorwerp werken.

10.1.5 Je kunt de zwaartekracht berekenen die op een voorwerpt werkt.

10.1.6 Je kunt beredeneren of twee magnetische voorwerpen elkaar aantrekken of afstoten.

10.1.7 Je kunt beredeneren of twee elektrisch geladen voorwerpen elkaar aantrekken of afstoten.

De effecten van krachten

Krachten kun je niet zien.

Je kan wel het effect van een kracht zien.

• Je kan Vorm van een voorwerpen veranderen.
• Snelheid van een voorwerp veranderen 
• Richting van een voorwerp veranderen.

Paspoort: Kracht

Grootheid: Kracht.
Symbool grootheid: F

Eenheid: Newton
Afkorting van de eenheid: N

Kracht van 300 Newton
F=300 N

Krachten meten

• Dit doe je met een Newtonmeter / krachtenmeter
• Hier zit een veer in.  Stugge veren zijn voor grote krachten en slappe veren zijn voor kleine krachten.
• Bekijk steeds het meetbereik.
• Lees zo nauwkeurig mogelijk af!

Krachten tekenen

Heeft een richting, lengte en een grootte.  Daarom is dit ook een vector!

Net zoals op een landkaart gebruik je een schaal, de krachtenschaal.
bv: 1 cm ≙ 5 N
Dat betekent dat een pijl met een lengte van 1 cm een kracht van 5 N voorstelt. 

Krachten tekenen

- aangrijpingspunt

- richting

- lengte

krachten tekenen

Soorten krachten

Zwaartekracht F_z

Op elk voorwerp werkt zwaartekracht.
Deze is uit te rekenen als je de massa (kg) vermenigvuldigd met de valversnelling (9,80665 N/kg → 10 N/kg). 

Zwaartekracht = 

             massa x zwaartekracht per massa-eenheid

F​z​​=m⋅g

Soorten krachten

Zwaartekracht

Spierkracht

Veerkracht

Spankracht

Normaalkracht

        Magnetische kracht

    Elektrische kracht

Nog enkele krachten

Spierkracht → je oefent met je spieren een kracht uit op ...
Veerkracht → tegenwerkende kracht die een veerkrachtig voorwerp op je uitoefent.
Spankracht → kracht in een strakgespannen kabel.
Normaalkracht → door deze kracht blijft het voorwerp staan waar je het hebt neergezet.
Magnetische kracht → kracht die een magneet uitoefent op een voorwerp. 
Elektrische kracht → kracht die geladen voorwerpen op elkaar uitoefenen

Krachten rond een magneet.  Je ziet de veldlijnen.

Krachten die elektrische ladingen kunnen uitoefenen

10.2 Hefbomen

Leerdoelen 10.2

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

10.2.2 Je kunt bij werktuigen beschrijven hoe je met een kleine kracht een grote kracht uitoefent.

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

10.2.4 Je kunt verschillende soorten hefbomen herkennen.

Hefbomen gebruiken

• Hefbomen vergroten je kracht.
• Hefbomen hebben een draaipunt (rode stip).

De arm van een kracht

Dit is de afstand van het draaipunt tot het punt waar de kracht aangrijpt.

De arm staat altijd loodrecht op de lijn waarlangs de kracht werkt (de werklijn).

Krachten vergroten

2 krachten zijn belangrijk: de werkkracht en de last. 

Hierbij horen 2 armen: de werkarm en de lastarm.

Als de werkarm n keer zo groot is als de lastarm, is de last n keer zo groot als de werkkracht.

Enkele hefboom

Dubbele hefboom

De notenkraker

De last zit tussen de werkkracht en het draaipunt.

Hoeveel keer wordt de kracht vergroot?

Tip: probeer altijd de 4 elementen van een hefboom thuis te brengen.

De pincet

De werkkracht zit tussen de last en het draaipunt.

Hefbomen

https://schooltv.nl/video/full-proof-full-proof/#q=hefbomen

10.3 Katrollen en takels

Leerdoelen 10.3

10.3.1 Je kunt het verschil tussen vaste en losse katrollen beschrijven.

10.3.2 Je kunt het verschil tussen een takel en een katrol uitleggen.

10.3.3 Je kunt uitleggen hoe je de kracht met een takel kunt verminderen.

10.3.4 Je kunt berekenen hoeveel de hijskracht door een takel wordt vergroot.

10.3.5 Je kunt berekenen hoeveel de hijsafstand door een takel wordt verminderd.

Vaste katrol

• Een katrol is een platte schijf met een groef waarin een touw of kabel loopt.  De schijf draait rond zijn as.

• De katrol beweegt zelf niet omhoog of omlaag.  Daarom is dit een vaste katrol.

• Zal de benodigde kracht niet vergroten of verkleinen, enkel van richting veranderen! 
• Hijskracht is de kracht die een touw op een voorwerp uitoefent.

Vaste katrollen

Met een vaste katrol kun je de richting van de kracht veranderen. Je kan het gewicht omhoog trekken of als het gewicht omhoog getrokken is, laten zakken. Je ziet dat je met dezelfde hoeveelheid Newton moet trekken als de massa van het voorwerp.Door aan het touw te hangen kun je extra kracht maken. 

Vaste katrol

Verandert alleen richting van de kracht

(niet de grootte van de kracht)

Hijsen met een takel

• Als 1 katrol vasthangt en 1 katrol is los, spreken we van een takel.
• Het voorwerp hangt nu aan 2 stukken touw.
• De hijskracht is 2x groter maar de hijsafstand is 2x kleiner.
• Er is altijd winst (aan kracht) en verlies (aan hijsafstand).

Losse katrol

In de afbeelding hiernaast zie je naast de vaste katrol ook een losse katrol. Een combinatie van een vaste en losse katrol heet een takel. Bij een losse katrol verander je de richting van  de kracht niet. Als je goed kijkt in de afbeelding zie je dat de kracht van het gewicht (100N = 10 kg) verdeeld wordt over de 2 touwen tussen de katrollen. Dit betekent dat je met minder kracht ( 50N ) het gewicht omhoog kunt trekken.

Te zwaar... gebruik dan een takel

10.4 Druk

Leerdoelen 10.4

10.4.1 Je kunt uitleggen hoe de druk op een ondergrond verandert, als grootte van de oppervlakte of de kracht verandert.

10.4.2 Je kunt de druk van een voorwerp op een ondergrond berekenen.

10.4.3 Je kunt eenheden van druk omrekenen.

10.4.4 Je kunt situaties beschrijven waarbij een kleine druk van belang is.

10.4.5 Je kunt situaties beschrijven waarbij een grote druk van belang is.

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

F = p x A                 p = F / A              A = F / p

F = kracht in Newton (N)

p = druk in Newton per vierkante (centi)meter (N/m2)(N/cm2)

A = oppervlakte in vierkante meter/centimeter (m2)(cm2)

(BINAS TABEL 6 t/m 10)