Kracht - Resulterende kracht (V)

Kracht
Resulterende kracht
1 / 16
suivant
Slide 1: Diapositive
NatuurkundeMiddelbare schoolhavo, vwoLeerjaar 4

Cette leçon contient 16 diapositives, avec diapositives de texte.

time-iconLa durée de la leçon est: 45 min

Éléments de cette leçon

Kracht
Resulterende kracht

Slide 1 - Diapositive

Hoofdstuk Kracht
Kracht - Resulterende kracht
Kracht - Krachtenevenwicht
Kracht - Eerste wet van Newton
Kracht - Tweede wet van Newton
Kracht - Ontbinden van krachten
Kracht - Derde wet van Newton (V)
Kracht - Het moment (H)
Kracht - Soorten kracht
Kracht - Zwaarte- en veerkracht

Slide 2 - Diapositive

Leerdoelen
Aan het eind van de les kan je...

... 

Slide 3 - Diapositive

Resulterende kracht
De totale kracht die op een voorwerp werkt noemen we de resulterende kracht (Fres). Hieronder zien we twee personen die beide een kracht uit oefenen op een kar. 


De linker persoon oefent een kracht van 100 N uit en de rechter persoon een kracht van 125 N. In totaal oefenen ze dus een kracht naar rechts uit van 100 + 125 = 225 N. Er geldt dus:
Fres=225 N

Slide 4 - Diapositive

Resulterende kracht
Hieronder werken twee krachten juist tegen elkaar in. 


We vinden nu een resulterende kracht van: 
Fres=4040=0 N

Slide 5 - Diapositive

Resulterende kracht (H)
In de onderstaande afbeelding oefent één persoon een kracht van 100 N uit en de andere persoon een kracht van 40 N. De linker leerling oefent dus een 60 N grotere kracht uit dan de rechter leerling. De resulterende kracht is dus 
60 N en wijst naar links. 


We kunnen de resulterende kracht uitrekenen aan de hand van de volgende formule:



Er staat hier dat de resulterende kracht gelijk is aan de som van de individuele krachten. 

De pijltjes boven de krachten geven aan dat we bij deze optelling wel rekening moeten houden met de richting van de krachten. Als twee krachten bijvoorbeeld tegen elkaar in werken, dan moeten we de krachten niet bij elkaar optellen, maar juist van elkaar aftrekken.
Fres=F1+F2+F3+...

Slide 6 - Diapositive

Resulterende kracht (V)
In de onderstaande afbeelding oefent één persoon een kracht van 100 N uit en de andere persoon een kracht van 40 N. De linker leerling oefent dus een 60 N grotere kracht uit dan de rechter leerling. De resulterende kracht is dus 
60 N en wijst naar links. 


We kunnen de resulterende kracht uitrekenen aan de hand van de volgende formule:



Het sommatieteken Σ staat voor 'de som van'. Er staat hier dus dat de resulterende kracht gelijk is aan de som van de individuele krachten. 

De pijltjes boven de krachten geven aan dat we bij deze optelling wel rekening moeten houden met de richting van de krachten. Als twee krachten bijvoorbeeld tegen elkaar in werken, dan moeten we de krachten niet bij elkaar optellen, maar juist van elkaar aftrekken.
Fres= F=F1+F2+F3+...

Slide 7 - Diapositive

Parallellogrammethode
Maar wat nu als de krachten onder een willekeurige hoek werken? De twee honden in de afbeelding hieronder kunnen bijvoorbeeld elk een spankracht uitoefenen op de hand van hun baasje in een willekeurige richting.



In dit geval gebruiken we voor het 'optellen van de krachten' de parallellogrammethode. Een parallellogram is een vierhoek, waarbij de tegenoverstaande zijden parallel aan elkaar lopen en even lang zijn. In de onderstaande afbeelding is te zien hoe met het parallellogram de resulterende kracht te bepalen is.

Slide 8 - Diapositive

Parallellogram tekenen
Hoe tekenen we het parallellogram? We beginnen eerst met de twee krachten F1 en F2 van de beginsituatie, zie linkerafbeelding hieronder.








Zoals de uitleg van het parallellogram al aangaf, teken je een parallellogram door een evenlange lijn parallel aan die zijde te tekenen. Er wordt een evenlange (onderbroken) lijn toegevoegd parallel aan de rode zijde, beginnend aan het uiteinde van de blauwe pijl, zie rechterafbeelding boven.



De vierhoek wordt afgemaakt door een onderbroken lijn vanuit het uiteinde van de rode zijde naar het uiteinde van de andere onderbroken lijn te tekenen, zie linkeronder.








Vanuit de plek waar beide pijlen elkaar ontmoeten wordt een pijl getrokken naar de plek waar beide onderbroken lijnen elkaar ontmoeten. Deze nieuwe pijl is de resulterende kracht Fres, zoals aangegeven in de rechterafbeelding boven.

Slide 9 - Diapositive

Resulterende kracht bepalen
De kracht F1 in de afbeelding hiernaast is gelijk aan 20 N. Stel dat de lengte van de vectorpijl 5,0 cm is. Met behulp van schaal kan de grootte van kracht F2 bepaald worden:




De lengte van kracht F2 is 7,3 cm, en dus is de kracht F2 gelijk aan 7,3·4,0 = 29,2 N. Tegelijkertijd kan dan ook de grootte van Fres (9,7 cm) uitgerekend worden met 9,7·4,0 = 38,8 N. 

Merk op dat 20,0 N + 29,2 N ≠ 38,8 N.  De krachten binnen een parallellogram kunnen niet zomaar bij elkaar opgeteld worden om de resulterende kracht uit te rekenen!



5,0 cm =^ 20 N
1,0 cm =^ 4,0 N

Slide 10 - Diapositive

Resulterende kracht bepalen
Er is wel 1 geval waarbij de resulterende kracht zonder schaal uitgerekend kan worden. In de afbeelding hiernaast is het parallellogram een simpele rechthoek waarbij de tweede krachten een hoek van 90° maken.

In dit geval kunnen we daarom gebruik maken van de stelling van Pythagoras om de resulterende kracht te berekenen:



a2+b2=c2
c=a2+b2
Fres=202+402
Fres=45 N

Slide 11 - Diapositive

Opgaven
Opgave 1
Twee leerlingen zijn aan het touwtrekken. De linker persoon oefent een kracht van 20 N uit en de rechter persoon een kracht van 15 N. Teken de resulterende kracht op schaal. Je kan bijvoorbeeld kiezen voor een schaal waarbij elke centimeter van de vectorpijl staat voor 5 newton.

Opgave 2
Een persoon oefent een kracht van 45 N op een kar uit. De wrijvingskracht is gelijk aan 20 N. Bereken de grootte van de kracht en geef ook de richting van de kracht aan.


Opgave 3
De wrijvingskracht op een kar is 40 N. De resulterende kracht is 20 N naar rechts. Bereken de spierkracht van de persoon. 



Slide 12 - Diapositive

Opgaven
Opgave 4
Twee leerlingen zijn aan het touwtrekken. De linker persoon oefent een kracht van 65 N uit. De resulterende kracht is gelijk aan 35 N en wijst naar rechts. Teken de spierkracht van de rechter persoon op schaal. 

Opgave 5
In de onderstaande afbeelding werken er telkens twee krachten op een voorwerp. Teken telkens de resulterende kracht. Meet van het midden van het bolletje tot de punt van de pijl. 



Slide 13 - Diapositive

Opgaven
Opgave 6
Bepaal in de volgende afbeelding de grootte van de linker kracht en van de resulterende kracht. Zorg dat je op de millimeter nauwkeurig meet. 
Opgave 7
Teken in de volgende twee afbeeldingen de resulterende kracht op schaal. Bepaal daarna de grootte van deze kracht. 

 



Slide 14 - Diapositive

Opgaven
Opgave 8
In de volgende afbeeldingen trekken twee kleine sleepbootjes een grotere boot voort. Teken de resulterende kracht. Bepaal daarna de grootte van deze kracht. 
Opgave 9
a. Teken in de volgende afbeelding de resulterende kracht op schaal. Bepaal daarna de grootte van deze kracht door middel van schaal.
b. Ga nu met de stelling van Pythagoras na dat jouw antwoord bij vraag a klopt.
  

 



Slide 15 - Diapositive

Opgaven

Slide 16 - Diapositive