12.3 Krachten en hefbomen

• Natuurkunde / Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 3

12.3 Krachten en hefbomen

Deze les: Deel 1 van paragraaf 3

Momenten en toepassingen

Moment = draaikracht

Het gaat hier om een kracht die NIET iets in een bepaalde richting probeert te duwen

MAAR

om een kracht die iets wil laten draaien of roteren

Moment

een kracht heeft een grootte, een richting en een aangrijpingspunt

een moment heeft een grootte (in Nm), een draaipunt (ook wel kantelpunt of scharnier(-punt) genoemd) en een draairichting (naar links of naar rechts)

Moment

• Moment van een kracht = de draaineiging van een kracht.
• Bijvoorbeeld een scheef hangend schilderij

Moment = draaikracht

• Er is dus altijd een kracht en een draaipunt aanwezig.
• Het voorwerp draait net zolang totdat de werklijn van de kracht door het draaipunt gaat.

Moment: richting      

• Moment heeft ook een richting.
• De richtingen zijn linksom of rechtsom.
• Linksom = tegen de klok in.
• Rechtsom = met de klok mee.
• Op het moment van loslaten draait het schilderij met de klok mee, dus het moment is rechtsom.

Opdracht

Maak de opdracht in onderstaande learning app:

https://learningapps.org/display?v=pein8juuc18

moment = grootte van kracht x lengte van arm

Kracht is in newton

Lengte van arm is in meter

Moment is in newton meter

Soms wordt er voor de lengte van de arm een ander symbool gebruikt:

r of d                                                                

                                                                                            of   

M=F⋅l

M=F⋅r

M=F⋅d

Aantekening

Maak een tabel met grootheden en eenheden achter in je schrift met:

• M is het moment in Newtonmeter (Nm)
• F is de kracht in Newton (N)
•       is de arm in meter (m)

l

Deze les: Deel 1 van paragraaf 3

Terug kijken naar wat je in de vorige les heb geleerd over momenten

Momenten en toepassingen

Moment van een kracht

     linksom                                                                                          rechtsom

                                                  evenwicht

Momentenwet  

toegepast in de hefboomwet (momenten-evenwicht)

Een hefboom is in evenwicht, als de som van de momenten linksom gelijk is aan de som van de momenten rechtsom.

Formule:

                                                          links                         rechts

M​L1​​+M​L2​​+...(links)=M​R1​​+M​R2​​+...(rechts)

M

=

M

Een hefboom heeft in natuurkundige beschrijving de volgende items. Welke hoort er niet bij?

1. Draaipunt
2. Kracht
3. Massa
4. Arm

De arm van de werkkracht is 4x zo klein als die van de spierkracht. Bij evenwicht is de spierkracht is dus:

1. 4x zo groot als de werkkracht
2. 4x zo klein als de werkkracht
3. 2x zo groot als de werkkracht
4. 2x zo klein als de werkkracht

De eenheid van kracht is:

1. N
2. F
3. kg
4. Nm

De eenheid van krachtmoment is:

1. N/m
2. Nm
3. N
4. Ncm

Een kracht van 750N grijpt loodrecht aan op een hefboom. De arm is 3780mm. Hoe groot is het krachtmoment?

1. 3215 Nm
2. 2780 Nm
3. 2835 Nm
4. 2935 Nm

Om bij een hefboom evenwicht te krijgen moet:

1. De kracht aan de linkerkant gelijk zijn aan de kracht aan de rechterkant.
2. Het krachtmoment aan de linkerkant gelijk zijn aan het krachtmoment aan de rechterkant.
3. De massa aan beide zijden gelijk zijn.
4. Geen van bovenstaande antwoorden.

Opdracht

Maak de opdrachten op de volgende slides en laat de antwoorden controleren door de docent.

Oefenopgave 1:

Aan een hefboom hangt op 25 cm van het draaipunt een massablokje van 30 gram. Hoe ver moet je een massablokje van 15 gram hangen aan de andere kant voor evenwicht?

1. Op een afstand kleiner dan 25 cm
2. Ook op 25 cm
3. Op een afstand groter dan 25 cm
4. Ik weet het niet

Oefenopgave 2

Bepaal of deze hefboom in evenwicht is als alle gewichtjes identiek zijn en een gewichtje heeft een massa van 4 kg

Aan een hefboom hangt op 15 cm van het draaipunt een massablokje van 50 gram. Hoe ver moet je een massablokje van 30 gram hangen aan de andere kant voor evenwicht?

1. Op 20 cm
2. Op 25 cm
3. Op 30 cm
4. Het goede antwoord staat er niet bij

Uitleg

De krachten zijn de zwaartekrachten dus 50 N (brandblusser) en 100 N (vuilnisbak).

M_linksom = F_{(brandblusser)} x r_{(brandblusser)} =

M_linksom = 50 N x 2 m = 100 Nm

M_rechtsom = F_(vuilnisbak) x r_(vuilnisbak) =

M_rechtsom = 100N x 0,75m = 75 Nm

Het moment links is groter dan het moment , dus de extra massa moet rechts.

Er moet nog 100-75 = 25 Nm rechts geleverd worden.

M = F x r --> r = M / F = 25 / 50 = 0,50 m.

De extra brandblusser moet rechts, op 0,5 m afstand.

Laat met een JUISTE berekening (g = 10 N/kg) zien aan welke kant en op welke afstand de extra brandblusser moet staan voor evenwicht.

Opdracht

• Op de volgende pagina staat een link naar een applet met    

       een spel.

• Zorg dat je level 3 en 4 beheerst.

phet.colorado.edu

DEEL 1 WEEKTAAK:

Lees blz 139 en 142 tot krachtmoment

Maak de opdachten van de paragraaf.

www.bing.com