4.2 Kracht Massa Versnelling

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Hoofdstuk 4

Programma

Huiswerk controle

Per leerdoel een korte les

- Introductie

- Uitleg van het leerdoel

- Controlevragen

Leerdoelen

- De leerling kent het begrip traagheid en kan opgaven verklaren met behulp van dat begrip

- De leerling kent de 2e wet van newton en kan deze toepassen. 

Voorkennis

De leerling kent de grootheden:

- Kracht (F) in Newton (N)

- Massa (m) in kilogram (kg)

- Versnelling (a) in meter per seconde kwadraad (m/s2)

De leerling kan formules ombouwen (eventueel met gebruik van de driehoek)

0

Traagheid

Traagheid gaat over het vermogen van voorwerpen om een zich aan te passen aan een nieuwe snelheid. Als die snelheid plotseling heel groot is (zoals bij het tafellaken) dan kunnen de dingen die op tafel staan zich niet zo snel aanpassen aan die nieuwe snelheid. 

Als een auto plotseling remt of optrekt of van richting veranderd, dan merk je daar ook wat van.

filmpje

Traagheid

Een voorwerp met een grote massa, heeft een grote traagheid. Dat betekent het voorwerp:

- kan langzamer optrekken

- neemt langer om tot stilstand te komen

- kan moeilijker van beweegrichting veranderen

 

een vrachtauto heeft een grotere traagheid dan een personenauto

1. Waar
2. Niet waar

Welk begrip hoort
bij deze afbeelding?

1. Vertraging
2. Weerstand
3. Traagheid
4. Arbeid

Wanneer heeft een voorwerp een grote traagheid?

1. bij een kleine massa
2. bij een grote massa
3. bij een klein volume
4. bij een groot volume

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

Kracht, massa en versnelling

De traagheid heeft te maken met de kracht, de massa en de versnelling op een voorwerp. In formule (2e wet van Newton):

F= kracht in Newton (N)

m= Massa in kilogram (kg)

a= versnelling in meter per seconde kwadraad (m/s2)

F=m⋅a

F_res  =    resultante kracht    (N)

m       =    massa                           (kg)

a         =    versnelling                 (m/s²)

F​res​​=m⋅a

Kracht, massa en versnelling

Met behulp van deze formule kunnen er achter komen waarom een vrachtwagen later stilstaat dan een personen auto. Laten we aannemen dat de auto 1000 kg weegt en de vrachtwagen 5000 kg. Op een gegeven moment remmen ze beide met een remkracht van 2000 N. Als we dit in de formule invullen dan is de vertraging in m/s2 voor de auto:         en voor de vrachtwagen:

Filmpje

a=​m​​F​​=​1000​​2000​​=2

a=​m​​F​​=​5000​​2000​​=0,4

kracht, massa en versnelling

Tip

Ant

Remkracht berekenen

Met de formule Fres=m x a kan je ook de resultante remmende kracht berekenen. 

In dat geval is de resultante de totale remkracht die op het voertuig wordt uitgeoefend. 

Je hebt een motor die wordt aangedreven door een elektromotor.De motor met bestuurder heeft een totale massa van 285 kg.
De motor versnelt met 11,2 m/s2 .
Welke kracht is nodig voor de versnelling?

1. 3192 N
2. 3,19 kN
3. 25 N
4. Geen idee

Zwaartekracht

g = de sterkte van de zwaartekracht

In vrije val is F_z gelijk aan F_res, dus:

 daarom is in vrije val  g ook de valversnelling. 

op aarde altijd 9,8 m/s²

Fz=m⋅g

m⋅g=m⋅a

Valversnelling

Hieronder zien we een (v,t)-diagram van een vrije val. Zoals je ziet hebben we hier te maken met een eenparige versnelling. 

Als we het diagram nauwkeurig aflezen, dan vinden we een versnelling van:

Deze versnelling is hetzelfde voor alle voorwerpen die vrij vallen en we noemen deze versnelling de valversnelling (g). De waarde van de valversnelling is op aarde gelijk aan:

Als we een voorwerp laten vallen, dan is de beginsnelheid op tijdstip t = 0 s gelijk aan 0 m/s, maar de versnelling is dus direct 9,81 m/s².

a=(​Δt​​Δv​​)​raaklijn​​=​5,00​​49,05​​=9,81 m⋅s​−2​​

a=g=9,81 m⋅s​−2​​

Oefenen

Maak van paragraaf 4.2 vraag 1 t/m 8

- Zorg dat je de uitleg nog een keer bekijkt als je er niet uitkomt.

- Kijk de vragen na.

- Veel fout? Noteer waar het fout ging (rekenwerk, nauwkeurigheid, lezen, niet begrepen)

- Veel goed? Fijn! Doel voor deze week gehaald

- Heb je nog vragen over paragraaf 1 & 2?

Een auto heeft een massa van 1300 kg.
De remmen moeten voldoende remkracht
kunnen leveren voor een remvertraging van
minstens 5,2 m/s2. Bereken hoe groot de remkracht
minstens moet zijn.

Een auto trekt in 4,0 s met constante versnelling
op van 0 km/h naar 54 km/h.
De auto heeft een massa van 800 kg.
Bereken hoe groot de resultante is die de auto laat versnellen.