4.3 Kracht, massa en versnelling (opg.1-2)

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Planning

Drie lessen tot de meivakantie:

1. (Deze les) 4.3 Tweede wet van Newton - introductie
2. 4.3 - opgaven afronden
3. Op jullie verzoek: een project!

4.3 Kracht, massa en versnelling

• We kennen de begrippen.
• We leren nu het verband ertussen:
• De tweede wet van Newton

4.1 Voortstuwen en tegenwerken (herhalen) 

• Voortstuwen: Motorkracht, Spierkracht, Zwaartekracht, ..
  
• Tegenwerken: Luchtwrijving, Rolwrijving, Schuifwrijving
  
• Luchtwrijving hangt af van snelheid en frontaal oppervlak
  
• Resulterende kracht Fres = Fvoor - Ftegen

4.2 Versnellen (herhalen)

Het (snelheid,tijd)-diagram:

• De steilheid van de grafiek toont de versnelling: a = Δv / Δt
• De oppervlakte onder de grafiek is de afgelegde weg
• (Oppervlakte van rechthoeken en driehoeken bepalen.)

Leerdoelen (p30.)

• Je kunt het begrip traagheid uitleggen.
  
• Je kunt berekeningen maken met de tweede wet van Newton: F=m∙a
  
• Je kunt de remkracht op een voertuig berekenen door gebruik te maken van de vertraging.
  

• Je kunt berekeningen maken met de valversnelling en uitleggen hoe deze afhangt van de straal en massa van een hemellichaam. (plusstof)

Tweede wet van Newton (4.3)

Traagheid

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

• optrekken
• remmen/tot stilstand komen
• van richting veranderen

Het voorwerp 'wil' niet van snelheid veranderen.

 

Tweede wet van Newton

De tweede wet van Newton legt een verband tussen:

_{Resultante kracht , massa en versnelling}

Als een voorwerp een resulterende kracht heeft, ondervindt dit voorwerp een versnelling die afhankelijk is van de massa van het voorwerp

F​res​​=m⋅a

aantekening

De eenheid Newton

Een kracht van 1 N geeft een voorwerp van 1 kg een  versnelling van 1 m/s² .

Voorbeeld 2 (p32)

De massa van de auto (inclusief de bestuurder) is 960 kg, die van de motor is 320 kg. Als de voorrangsweg vrij is, trekken de auto en de motor beide op. Op beide voertuigen werkt daarbij een resultante van 1,92 kN.

Bereken de versnelling van beide voertuigen.

Voorbeeld 1 

Een auto trekt in 4,0 s met constante versnelling op van 0 naar 57,6 km/h. De auto heeft een massa van 960 kg.

Bereken hoe groot de resultante is die de auto laat versnellen.

Formules

Fres = m . a

a = Δv / Δt

Tweede wet van Newton

In paragraaf 2 hebben we geleerd dat een voorwerp waarop een resulterende kracht van nul Newton werkt, een constante snelheid heeft. De tweede wet van Newton leert ons dat een voorwerp waarop een resulterende kracht werkt die iets anders is dan nul, van snelheid verandert. Hij gaat versnellen of vertragen.

De remkracht berekenen

Met de formule F = m ∙ a kun je de resultante op een remmend voertuig berekenen. De letter a staat in dit geval voor de remvertraging (snelheidsafname per seconde --> negatieve versnelling!). De letter F staat voor de resulterende kracht. In dit geval is de resultante de totale remkracht die op het voertuig wordt uitgeoefend.

Een auto heeft een massa van 1300 kg. De remmen moeten voldoende remkracht kunnen leveren voor een remvertraging van minstens 5,2 m/s² (figuur 4).

Bereken hoe groot de remkracht minstens moet zijn.