KWT H16 Kracht en Beweging

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo g
• Leerjaar 4

H16 Kracht en Beweging

H13 Geluid + H15 Bewegingen

16.1 Voortstuwen en tegenwerken + 16.2 Optrekken en afremmen

16.3 Veiligheid in het verkeer + 16.4 Kracht en Arbeid

Diagnostische toets H16 + Herhaling H13+H15+H16

PTA: 21 maart 2024

Formule H13 

T = 1 / f  <=>  f = 1 / T

f = frequentie [Hz]

T = trillingstijd [s]

s = v x t 

s = afstand [m]

v= snelheid geluid [m/s]; binas

t = tijd [s]

Formule H15

T = 1 / f  <=>  f = 1 / T

T = tijd van 1 flits [s]

f = aantal flitsen in 1 s [Hz]

s = v x t 

v = snelheid beweging [m/s]

v_gem = (v_b + v_e) / 2

(v_gem eerst berekenen indien versnelling/vertaging)

a = (v_e - v_b) / t = Δv / t

a = versnelling [m/s²]

Voortstuwende- / Aandrijfkracht

De kracht waardoor een voertuig beweegt noem je de Voortstuwende kracht oftewel de Aandrijfkracht 

Voorbeelden:

• motor auto/brommer
• spierkracht bij fietsen

Tegenwerkende kracht

Is de kracht die waardoor een voertuig wordt tegengewerkt, hierdoor zal de snelheid afnemen, of zelfs 0 m/s zijn

Voorbeelden:

• Tegenwind
• (rol)Wrijvingskracht (zand/verharde weg)

Nettokracht

Nettokracht is de som van de krachten

Nettokracht

=> Nettokracht werkt in de bewegingsrichting

=> Nettokracht is 0 N

=> Nettokracht werkt tegen de bewegingsrichting in

Nu worden de drie soorten beweging gekoppeld aan het nieuwe begrip 'nettokracht'. Belangrijk inzicht moment.

Kan de Nettokracht de richting/snelheid veranderen? 

Nettokracht loodrecht op bewegingsrichting?

• Alleen richting verandert

Nettokracht met hoek op bewegingsrichting?

• Richting en snelheid veranderen

H16.2 Optrekken en afremmen

Hoe kleiner de kracht, hoe kleiner de versnelling of vertraging.

Hoe groter de massa, hoe kleiner de versnelling of vertraging.

Massa is traag!

Traagheid

Hoe meer massa een object heeft, des te groter de traagheid.

Traagheid geeft aan hoe makkelijk je iets kan versnellen of afremmen. 

      Kracht = massa x versnelling

F = m x a

Een volgeladen vrachtwagen heeft een grotere traagheid dan een lege vrachtwagen.
Hoe merkt een chauffeur dat bij het afremmen?

1. moeilijker bestuurbaar
2. duurt langer om op snelheid te komen.
3. duurt langer om tot stilstand te komen
4. er is geen waarneembaar verschil

Formule kracht

F	Kracht (N)
m	massa (kg)
a	valsnelheid (10 N/kg of m/s2)

Tweede wet van Newton

F = m x a

Formules

Formules:

a=​t​​Δv​​

F=m⋅a

Grootheid	Eenheid
kracht (F)	Newton (N)
massa (m)	kilogram (kg)
versnelling (a)	meter per seconde kwadraat (m/s 2 )
snelheid (v)	meter per seconde (m/s)
afstand (s)	meter (m)
tijd (t)	seconde (s)

Opgave 1: Optrekken en afremmen

Een Porsche trekt in 4,1 seconden op van 0 naar 100 km/h.

De totale massa van de auto is 2000 kg.

De beweging is eenparig versneld.

a.  Bereken de versnelling.

b. Berekende netto kracht die de Porsche laat versnellen

Gegevens/gevraagd:

• t = 4,1 s  ;   (m = 2000 kg)
• ve = 100 km/h = 27,78 m/s  
• vb = 0 km/h  = 0 m/s
•  ∆v = ? m/s   ;   a = ? m/s2
  

 Formule:

• a = ∆v / t = (ve - vb) / t

Uitwerking/Antwoord:

• a = (27,78 - 0) / 4,1= 6,8 m/s2
• De versnelling is 6,8 m/s2 

                  

     

 Gegevens

Gevraagd

Formule

Uitwerking

Antwoord

Opgave 1: Optrekken en afremmen

Een Porsche trekt in 4,1 seconden op van 0 naar 100km/u.

De totale massa van de auto is 2000kg.

De beweging is eenparig versneld.

a.  Bereken de versnelling.

b. Berekende netto kracht die de Porsche laat versnellen

Gegevens:

• a = 6,8 m/s2
• m = 2000 kg

Gevraagd:

• F = ? N
  

 Formule:

• F = m x a

Uitwerking/Antwoord:

• F = 2000 x 6,8 = 13 550 N
• (F = 14 kN)

                  

     

 Gegevens

Gevraagd

Formule

Uitwerking

Antwoord

opg. 6 (p. 222)

Een scooter trekt in 4,0 seconden op van    0 naar 36 km/h. De scooter heeft (inclusief

berijder) een massa van 140 kg. 

Je mag aannemen dat de beweging eenparig versneld is.

a) Bereken de versnelling.

gegevens/gevraagd:

• v_b = 0 m/s  ;  v_e = 36 km/h = 10 m/s
•  t = 4,0 s     ;  a = ? m/s²

Formule/uitwerking/antwoord 

• a = Δv : t  = ( v_e - v_b) : t
• a = (10 - 0) : 4,0 = 2,5 m/s²

b) Bereken hoe groot de (netto)kracht is die de scooter laat versnellen.

Gegevens:

• a = 2,5 m/s2  ;  m = 140 kg

Gevraagd:

• F = ? N

Formule:

• F = m x a 

Uitwerking/antwoord:

• F = 140 × 2,5 = 350 N

H16.3 Veiligheid in het verkeer

• Ik kan toelichten hoe de 2-seconden regel helpt om voldoende afstand te houden
  

• Ik kan de werking van een aantal constructies in voertuigen beschrijven die de negatieve effecten van een botsing verminderen.
  

• Ik kan een aantal situaties benoemen die belangrijk zijn bij de keuze van een veilige snelheid.
  

Stopafstand

• Stopafstand = reactieafstand + remweg.

        (Staat NIET in de Binas => uit hoofd leren)

• 2 seconden afstand tussen elkaar is een relatief veilige tijd en daardoor afstand (volgafstand).

STOPAFSTAND

Bereken Stopafstand

Gegevens/gevraagd/formule/uitwerking:

• treactie = 0,8 s  
• vreactie = 50 km/h = 13,9 m/s
• sreactie = v x t = 13,9 x 0,8 = 11,12 m
• trem = 1,6 s
• vrem = (50 + 0)/2 = 25 km/h = 6,9 m/s
  
• srem = v x t = 6,9 x 1,6 = 11,04 m
  

Antwoord:

• Stopafstand = sreactie + srem 
• sstop = 11,12 + 11,04 = 22,16 m = 22 meter
  

16.4 Kracht en arbeid

Arbeid: De inspanning die nodig is om een voorwerp een bepaalde afstand te verplaatsen

(W = F x s)

Kracht: is een grootheid dat een voorwerp van vorm of snelheid kan doen veranderen 

(F_z = m x g   of  F = m x a)

Arbeid (work):      W [Nm]

Kracht (Force):    F [N]

Afstand (Space): s [m]

Bij welke situaties is er GEEN sprake van arbeid?

1. Een paard die een huifkar trekt.
2. Een duwboot die een bak met zand opduwt.
3. Een gewichtheffer die een halter omhoog duwt.
4. Een wipwap die in evenwicht is.

Voorbeeld:

Een voorwerp van 2 kg wordt over een afstand van 5 meter verplaatst. De versnelling van het voorwerp is 4 m/s2

Hoe groot is de arbeid

(bereken eerst de kracht)

Gegevens:

• m = 2 kg ; s = 5 m  ;  a = 4 m/s2 

Gevraagd:

• F = ? N  ;  W = ? J 

Formule/Uitwerking KRACHT

• F = m x a 
• F = 2 x 4 = 8 N
  

Formule/Uitwerking Arbeid

• W = F x s
• W = 8 x 5 = 40 J
  

Antwoord:

• De arbeid is 40 Joule

Arbeid en energie

arbeid: Is de energie die nodig is om iets te verplaatsen

bv: Ik zet de doos op de plank 

Energie: heeft de mogelijkheid om arbeid te verrichten; 

bv: De doos staat op de plank (zwaarte-energie)

zwaarte-energie

Bewegingsenergie

Een voorwerp wat beweegt heeft 

bewegingsenergie oftewel Kinetische energie

waarin:

           = kinetische energie in J

  m     = massa in kg

  v       = snelheid in m/s

E​kin​​=​2​​1​​mv​2​​

E​kin​​

Wet van behoud van energie

Energie gaat nooit verloren. 

Het kan alleen omgezet worden in een andere vorm.

Zwaarte-energie op hoogste punt = bewegingsenergie laagste punt

m x g x h = 0,5 x m x v2

• Gevraagd:    v = ? m/s
• Formule:       Ez = Eb  => m x g x h = 0,5 x m x v2
• Uitwerking:    250 x 10 x 48 = 0,5 x 250 x v²
•                       120 000  =  125 x v²   =>  v₂ = 120 000 : 125 = 960
•                     v =       960 = 31 m/s = 112 km/h

aan de slag

Ga bezig met de rekenopgaven, 

zodat ik je eventueel kan helpen.

Denk aan:

Gegevens, Gevraagd, Formule, Uitwerking en Antwoord.

Video Mythbusters Traagheid

afstand

massa

snelheid

kracht

arbeid

energie

[J]

E

W

[N]

F

[m/s]

v

[kg]

[km]

[m]

s

m