Praktische toets Krachten, momenten en hefbomen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k
• Leerjaar 4

Praktische toets:

Krachten, momenten en hefbomen

Volgende week: woensdag 26 mrt

Praktische en theoretisch Schoolexamen

Weging 15x

Wat kun je verwachten

• Practicum met de hefboom (Startopdrachten, verwerking, verslag doe je zelfstandig)

• Je wordt beoordeeld op de volgende onderdelen

      1.  Startopdrachten maken (8 pnt)
           (b.v. formule Fz , momentenwet, hefboomregel)
      2.  Uitvoering practicum (pakken/opruimen spullen, opstelling maken) (14 pnt)

      3.  Verwerking practicum (rekenopdrachten) (10 pnt)

      4.  Conclusie trekken (2 pnt)

      5.  Hints vragen tijdens toets => kost 1 pnt (max 3 pnt, v/d 34 pnt)

• Hiervan maak jij jouw verslag in de klas, evt verder uitwerken volgende les (donderdag)

Planning

• Uitleg Krachten, momenten en hefboomregel (herh. 3de jaar)
• Oefenen met practicum
• Maken rekenopdrachten

Vandaag: Donderdag 20 mrt: Theorie, demonstratie hefboom

Dinsdag 25 mrt: oefenpracticum met rekenopdrachten

Woensdag 26 mrt: SE praktisch-theoretisch Kracht, moment en hefboom

Zwaartekracht

bij alles wat je optilt voel je een kracht, dit is zwaartekracht.

hoe kleiner het gewicht hoe minder zwaartekracht

Fz = m x g    

(binas 79 ; Fg = m x g)

Zwaartekracht: Fz

F_z = m x g

F_z = Zwaartekracht [N]  (Fz = Fg = gewicht)
m = massa [kg]
g = valversnelling [N/kg of m/s2](binas!!)

LET OP!!! massa is GEEN gewicht

Oplossen van een rekenvraag!

Gegevens:

• Deze haal je uit de tekst / afbeelding / Binas

Gevraagd:

• Kijk wat er gevraagd wordt en in welke eenheid!

Formule:

• Noteer de formule (zoek evt op in de binas)

Uitwerking:

• Laat zien hoe je tot een antwoord komt; invullen van de formule

Antwoord: 

• Geef het antwoord weer (grootheid = getal + eenheid) let op de juiste eenheid

Opdracht:

Een PlayStation weegt 4500 gram

Bereken de zwaartekracht op de PlayStation

Denk aan de juiste EENHEID!

                  Hoe pak je dat aan!

Gegevens:

• m = 4500 g = 4,5 kg 
• g = 10 N/kg

Gevraagd:

• Fz = ? N

Formule:

• Fz = m x g

Uitwerking:

• Fz = 4,5 x 10 = 45 N

Antwoord:

• Fz = 45 N  

Soorten hefbomen

Enkele hefboom                                       Dubbele hefboom

Momenten

Het moment zorgt voor een draaiende beweging.

Je hebt een linksdraaiend moment en een rechtsdraaiend moment.

Moment = Kracht x lengte arm

(Binas 75 ; M = F * l)

Momentenwet

• Moment = Kracht   x   lengte arm     (M =F x l)
• Het moment van een kracht is gelijk aan de grootte van de                     kracht  x  lengte van de arm. (Binas 715)
• De arm van een kracht is de afstand tussen de werklijn van de kracht en de draai-as van de hefboom.

Rekenen aan hefbomen

Leerdoel - Je leert rekenen met de hefbomwet

Is de hefboom in evenwicht???

Wat is moment links??          en rechts??

• Ml = Fl x Fl = 2 x 3 = 6  ;   Mr = Fr x lr = 2 x 4 = 8

Werken met hefbomen

Een hefboom is in evenwicht als het moment linksom gelijk is aan het moment rechtsom.

      Ml = Fl x ll                                  Mr = Fr x lr

Hefboomwet

• Door de verhouding in de hefboom hoef je met een lange arm maar weinig kracht te zetten, om bij de korte arm heel veel kracht te krijgen.
• M1 = M2    =>   F1 x l1 = F2 x l2     (Staat NIET in de binas; momentenwet wel)

Werktuigen / Hefbomen

Grotere kracht maken  --> Hefboom

• Draaipunt
  
• Grote arm (werkkracht)
  
• Kleine arm (lastkracht)
  

MOMENTENWET:        M1 = M2

                                     F1 x L1 = F2 x L2

M (moment) = F (kracht) x Lengte arm

oplossing voor:    Rekenen met hefbomen

Bij hefbomen in evenwicht bepaal je altijd in deze volgorde:

1) Waar zit het draaipunt?

2) Zoek de korte arm en de lange arm (in meters)

3) Zoek de twee krachten (in Newton)

Hefboomwet: F1 x L1 = F2 x L2  

                            M1    =     M2 

Hefboomregel; werkkracht x werkarm = lastkracht x lastarm 
Formule:                      M1 = M2
                          F1  x  L1  = F2  x L2   

• Uitwerking:  120 x 0,30 = F2 x 0,10
•                                  36 = F2 x 0,10
•                       36 : 0,10  = F2
•                             360 N = F2
• Antwoord: De kracht rechts is 360 Newton (3x groter dan lengte)

Bepaal of de hefboom in evenwicht is

Rekenvoorbeeld

Hefboomregel; werkkracht x werkarm = lastkracht x lastarm 
           M1   =   M2
       F1 x l1 = F2 x l2   

• F1 x 3,0 = 10 x 12
• F1 x   3  = 120
• F1          = 120 : 3 
• F1          = 40 N
• Kracht op spijker is 40 Newton ; arm 4x kleiner => kracht 4x groter

Samenvatting: Krachten, momenten en hefbomen

* Zwaartekracht;  Fz = Fg = m x g

*  Moment;           M = F x l

* Hefboomwet:     M1 = M2  <=> F1 x l1 = F2 x l2

* Hoe langer de werkarm => hoe groter de kracht op de last                                                  => hoe kleiner de spierkracht

Vragen?

VRAGEN?

Vandaag: Practicum Hefboom in evenwicht

1. Lees het practicum volledig door, en maak de startopdrachten => weet wat je moet doen

2. Noteer de formule om de zwaartekracht te berekenen:

•  Fz = m x g     (Fg = m x g)

3. Noteer de formule om het Moment te berekenen: 

• M = F x l     (moment = kracht x lengte arm)

4. Noteer de eenheid van Moment: 

• Eenheid van Moment is in [Nm]

5. Noteer de hefboomwet: 

• F1 x l1 = F2 x l2

6. Welke drie voorwaarden heb je nodig voor een hefboom?

• Draaipunt  -  Korte arm, grote kracht  -  Lange arm, kleine kracht

Resultaten

N blokjes links	F 1 [N]	l 1 [m]	Bereken moment M=Fxl [Nm]	N blokjes rechts	F2 [N]	l2 [m]	bereken moment M=Fxl [Nm]
1	0,5 N	0,2 m	M=0,5x0,2=0,1	4	2,0 N	0,05 m	M=2x0,05=0,1
2	1,0 N	0,2 m	M=1,0x0,2=0,2	4	N	0,01 m	M= ... x0,01=0,2
3	1,5 N	0,1 m	M=	6	N		M=
3	N	0,2 m	M=	4	N		M=
6	N	0,05 m	M=	2	N		M=

Resultaten

N blokjes links	F 1 [N]	l 1 [m]	Bereken moment M=Fxl [Nm]	N blokjes rechts	F2 [N]	l2 [m]	bereken moment M=Fxl [Nm]
1	0,5 N	0,2 m	M=0,5x0,2=0,1	4	2,0 N	0,05 m	M=2x0,05=0,1
2	1,0 N	0,2 m	M=1,0x0,2=0,2	4	2,0 N	0,01 m	M= 2,0 x0,01=0,2
3	1,5 N	0,1 m	M=	6	N		M=
3	N	0,2 m	M=	4	N		M=
6	N	0,05 m	M=	2	N		M=

Resultaten

N blokjes links	F 1 [N]	l 1 [m]	Bereken moment M=Fxl [Nm]	N blokjes rechts	F2 [N]	l2 [m]	bereken moment M=Fxl [Nm]
1	0,5 N	0,2 m	M=0,5x0,2=0,1	4	2,0 N	0,05 m	M=2x0,05=0,1
2	1,0 N	0,2 m	M=1,0x0,2=0,2	4	2,0 N	0,01 m	M=2,0x0,01=0,2
3	1,5 N	0,1 m	M= 1,5X0,1=0,15	6	3,0 N	0,05 m	M= 3,0X0,05=0,15
3	N	0,2 m	M=	4	N		M=
6	N	0,05 m	M=	2	N		M=

Resultaten

N blokjes links	F 1 [N]	l 1 [m]	Bereken moment M=Fxl [Nm]	N blokjes rechts	F2 [N]	l2 [m]	bereken moment M=Fxl [Nm]
1	0,5 N	0,2 m	M=0,5x0,2=0,1	4	2,0 N	0,05 m	M=2x0,05=0,1
2	1,0 N	0,2 m	M=1,0x0,2=0,2	4	2,0 N	0,01 m	M=2,0x0,01=0,2
3	1,5 N	0,1 m	M=1,5X0,1=0,15	6	3,0 N	0,05 m	M=3,0X0,05=0,15
3	1,5 N	0,2 m	M= 1,5x0,2=0,30	4	2,0 N	0,15 m	M= 2,0x0,15=0,30
6	N	0,05 m	M=	2	N		M=

Resultaten

N blokjes links	F 1 [N]	l 1 [m]	Bereken moment M=Fxl [Nm]	N blokjes rechts	F2 [N]	l2 [m]	bereken moment M=Fxl [Nm]
1	0,5 N	0,2 m	M=0,5x0,2=0,1	4	2,0 N	0,05 m	M=2x0,05=0,1
2	1,0 N	0,2 m	M=1,0x0,2=0,2	4	2,0 N	0,01 m	M=2,0x0,01=0,2
3	1,5 N	0,1 m	M=1,5X0,1=0,15	6	3,0 N	0,05 m	M=3,0X0,05=0,15
3	1,5 N	0,2 m	M=1,5x0,2=0,30	4	2,0 N	0,15 m	M=2,0x0,15=0,30
6	3,0 N	0,05 m	M= 3,0x0,05=0,15	2	1,0 N	0,15 m	M= 1,0x0,15=0,15

Berekening tweede regel

Gegevens:

• F1 = 0,5 N ; l1 = 0,2 m 
• F2 = 2,0 N ; l2 = 0,05 m

Gevraagd:

• M1 = M2

Formule:

• F1 x l1 = F2 x l2

Uitwerking:

• 0,5 x 0,2 = 2,0 x 0,05
• 0,1 = 0,1

Antwoord:

• M1 = M2 = 0,1 Nm

Berekening laatste regel

  Gegevens:

• F1 = 3,0 N ; l1 = 0,02m  
• F2 = 2,0 N ; l2 = 0,05 m
  

Gevraagd:

• M1 = M2
  

Formule:

• F1 x l1 = F2 x l2

Uitwerking:

• 0,5 x 0,2 = 2,0 x 0,05
  
• 0,1 = 0,1
  

Antwoord:

• M1 = M2 = 0,1 Nm

Conclusie: 

"Hoe maak je evenwicht met een hefboom"

• Je maakt evenwicht met een hefboom als kracht × arm aan beide kanten van het draaipunt gelijk is.

• Kracht links x arm links = Kracht rechts x arm recht
• F1 x l1 = F2 x l2

Morgen PTA in 2 groepen; 1ste + 6de uur