H4 Kracht en beweging

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

H4 Kracht en beweging

Paragraaf 1

Versnellen en vertragen

Leerdoelen

1. Je kunt een beweging vastleggen in een (v,t)-diagram en in een (x,t)-diagram.
   
2. Je kunt uit een (v,t)- of (x,t)-diagram afleiden om wat voor soort beweging het gaat.
   
3. Je kunt uitleggen hoe de grootheden versnelling en vertraging zijn gedefinieerd.
   
4. Je kunt de versnelling van een eenparig versnelde beweging berekenen.
   
5. Je kunt de vertraging van een eenparig vertraagde beweging berekenen.
   
6. Je kunt de afgelegde afstand bepalen met het (v,t)-diagram van een beweging.

v,t diagram

• snelheid (v) -tijd (t) diagram tekenen:
  

astitels, asverdeling, punten plotten, rechte lijn door trekken indien mogelijk.

• oppervlakte onder grafiek = afgelegde afstand s in meter
  

Tekenen met liniaal en potlood!

x,t diagram

• afstand (v) -tijd (t) diagram tekenen:
  

astitels, asverdeling, punten plotten, rechte lijn door trekken indien mogelijk.

Tekenen met liniaal en potlood!

eenparig, versneld, vertraagd

versnelling

delta v = eindsnelheid - beginsnelheid

delta t = eindtijd - begintijd

of vertraging:

delta v wordt negatief getal!

opdracht 7 4.2

a=​dt​​dV​​

Versnelling

a. Bepaal de versnelling van Wietske de eerste 2 seconden.

b. Bepaal de afstand die Wietske aflegt in de eerste 8,0 seconden van haar rit.  

omrekenen

Paragraaf 2

Kracht, massa en versnelling

Leerdoelen

1.  Je kunt het verband uitleggen tussen de massa en de traagheid van een voorwerp.
   
2. Je kunt het verband toelichten tussen de resultante, de massa en de versnelling.
   
3. Je kunt berekeningen uitvoeren met de tweede wet van Newton: F = m ∙ a
   
4. Je kunt uitleggen dat de valversnelling voor elk voorwerp in vrije val even groot is.

Resultante

De resultante laat de snelheid veranderen.

Resultante = resulterende (netto) kracht.

Combineer de juiste uitspraken over de resultante met de soort beweging.

De beweging versneld

De beweging van het voorwerp verandert niet

De beweging vertraagd

Het voorwerp verandert alleen van bewegingsrichting

De resultante werkt in de bewegingsrichting

De resultante op het voorwerp is gelijk aan 0 N

De resultante werkt tegen de bewegingsrichting in

De resultante staat loodrecht op de bewegingsrichting.

Traagheid

De massa heeft niet alleen invloed op de versnelling van een voorwerp maar bepaalt ook hoe moeilijk het is om het voorwerp af te remmen of een andere richting op te laten gaan.

Grote massa= grote traagheid

Traagheid

Een voorwerp met een grote massa heeft een grote traagheid, er is een grote resultante nodig om de snelheid of de bewegingsrichting merkbaar te beïnvloeden. 

opdracht 5 4.2

Voortstuwend en tegenwerkend

Tegenwerkende krachten werken een voortstuwende beweging tegen. Bijvoorbeeld luchtweerstandskracht of rolweerstandskracht.

• Luchtweerstand ontstaat doordat je bij beweging lucht opzij moet duwen.  
• Rolweerstand ontstaat doordat de banden en de ondergrond vervormen tijdens het fietsen. 

Resulterende kracht

Fres = resultante in Newton (N)

m = massa in kilogram (kg)

a = versnelling in meter per seconde kwadraat 

Tweede wet van Newton

Fres=m⋅a

​s​2​​​​m​​

Opdr. 4  - 4.2

Een elektrische scooter trekt in 2,5 seconden op van 0 naar 36 km/h. De scooter heeft inclusief berijder een massa van 160 kg. Je mag aannemen dat de beweging eenparig versneld is.

 

1. Bereken de versnelling.
2. Bereken hoe groot de resultante is die de scooter laat versnellen. 

Antwoord opdr 4 a

Snelheid eerst omrekenen naar m/s: 0 -> 10 m/s

veind-vbegin : 10-0 = 10 m/s

delta t= 2,5 seconden

a=dv/dt dus 10/2,5

a=  4 

antwoord opdr 4 b

Fres = m × a

m = 160 kg

a = 4 m/s2

Fres= 160 ×4

Fres= 640 N

​s​2​​​​m​​

Vrije val

Tijdens een vrije val : Fres = Fz

Er werkt alleen de zwaartekracht op het voorwerp.

Dus niet alleen Fz = m × g maar ook Fres= m × a

m × g = m × a , oftewel: a = g

g = 9,81 m/s2

Metriek stelsel omrekenen

1L = 1 dm3

Paragraaf 3

Kracht en arbeid

Leerdoelen

1. Je kunt verschillende manieren beschrijven om een voortstuwende kracht te produceren.
2. Je kunt uitleggen hoe de arbeid afhangt van de afstand en de voortstuwende kracht. 
3. Je kunt berekeningen uitvoeren met de arbeid, de (voortstuwende) kracht en de afstand.
4. Je kunt het energiestroomdiagram van brandstof- en elektromotoren tekenen en toelichten.
5. Je kunt uitleggen dat de arbeid even groot is als de hoeveelheid  nuttig gebruikte energie. 
6. Je kunt het rendement berekenen van brandstofmotoren en elektromotoren. 

Voortstuwende kracht

Om te bewegen op aarde heeft een voertuig altijd een voortstuwende kracht nodig. Bijvoorbeeld door:

1. Chemische energie (benzine) voor de motor.
2. Elektrische energie 
3. Bewegingsenergie (wind)

Arbeid

Arbeid= De hoeveelheid energie die een motor nuttig gebruikt om een massa over een bepaalde afstand te verplaatsen. 

Berekenen met W = F × s

W in Nm

(1 Nm = 1 J, dus W= E)

Paragraaf 3

Kracht en arbeid

Leerdoelen

1. Je kunt het verband toelichten tussen reactie-afstand, remweg en stopafstand. 
2. Je kunt de stopafstand bepalen uit het (v,t)-diagram van een afremmend voertuig.
3. Je kunt de gemiddelde remkracht berekenen op de inzittenden van een auto.
4. Je kunt twee manieren uitleggen om de vertraging tijdens een botsing zo klein mogelijk te houden.
5. Je kunt drie veiligheidsvoorzieningen in een auto noemen en hun werking uitleggen. 

Stopafstand

stopafstand = reactieafstand + remweg

reactietijd = tijd nodig om rem in te trappen en het aanslaan van de remmen. 

reactieafstand = afstand die je aflegt tijdens reactietijd

remweg = afstand die auto aflegt tijdens het remmen tot stilstaan.

kreukelzone + opdracht 6 4.4 (b niet)

Remkracht berekenen

Op inzittenden : Fres = m × a

Zie voorbeeldopdracht 1!

Veilig autorijden

Vertraging zo klein mogelijk maken, door: 

• dV zo klein mogelijk maken (lage snelheid)
• dt zo groot mogelijk (bijv. door kreukelzone)

Botsingstijd verkleinen door kreukelzone, veiligheidsgordels, airbags en een helm. Dit verkleind de remmende krachten. 

Toets

Maak alle opgaven, test jezelf en oefentoets. 

gebruik leerstofoverzicht op blz. 59 om te leren en te checken of je alles snapt. 

Formules

a = dV / dt

Fres = m × a

W = F × s

rendement n = Enut/ E tot × 100%