14.2 "hefbomen en zwaartekracht"

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo g, t, mavo
• Leerjaar 4

hst 14.2 "hefbomen en zwaartekracht"

Leerdoelen

• Je kunt het massamiddelpunt in een balk bepalen.
• Je kunt uitleggen wat het massamiddelpunt van een voorwerp is.
• Je kunt de krachten en armen berekenen bij een hefboom in evenwicht, waarbij het massamiddelpunt niet boven het draaipunt ligt.

Vandaag

Herhaling van paragraaf 1

massamiddelpunt

uitleg hefbomen en zwaartekracht

stappenplan momentenwet

massamiddelpunt

Het aangrijpingspunt van de 

zwaartekracht (Fz) ligt midden in 
het voorwerp, als dit voorwerp overal even zwaar is.

 

Dit noem je het massamiddelpunt

Zwaartekracht

Pijl tekenen:

• Begin: in het zwaartepunt
• Richting: naar beneden
  
• Grootte: hoe zwaarder hoe groter
• zwaartepunt = massamiddelpunt

Wat is de eenheid van moment?

1. Newton
2. meter
3. Newton.meter
4. Newton per meter

het moment links is
....?

1. 60 Nm
2. 60 N
3. 60 m
4. 0,0060 Nm

Stappenplan hefboomregel en zwaartekracht

• Zoek het draaipunt en noteer een stip.
• Zoek beide krachten. Een kracht is de zwaartekracht.
• Verleng indien nodig beide krachten met hun werklijnen.
• Zoek beide armen. (kortste en loodrechte lijn van werklijn naar draaipunt)
• Pas de momentenwet toe.

Schrijf dit stappenplan op (& leer uit je hoofd) en pas toe op de volgende slides.

1: draaipunt zit middenin het wiel. 

2. Beide krachten zijn ingetekend. Rode pijl i is zwaartekracht.

3. Spierkracht verleng je met werklijn.

4. Armen zijn 20 cm en 100 cm. 

5. De spierkracht is  5 x kleiner, omdat de arm rechts 5 x groter is dan links.

Zwaartekracht wil naar de grond trekken: met klok mee draaien.

Spierkracht werkt omhoog: tegen klok in draaien.

De kracht in de kabel, F1,  moet dus minimaal 

3,2 kN zijn.

Gebruik de momentenwet om F1 uit te rekenen. Bij A zit het draaipunt. Z is het massamiddelpunt.

Er is evenwicht dus geldt: 

                          M1 = M2

                     F1 x l1 = F2 x l2

                   F1 x 2,50 = 800 x 10 x 1,00

                  F1 = 8000 : 2,50 = 3200 N

luister uitleg

Bereken de benodigde kracht van de hijskraan

Doe dit zelf met het stappenplan.

Kijk daarna op de volgende slide.

Gegeven         F_z = 2,5 kN

                          l₁   = 1,1 m

                          F_s = ?

                          l₂  = 2,9 m

Gevraagd       F_s in kN

Oplossing        F₁ x l₁ = F₂ x l₂

                         2,5 x 1,1 = F2 x 2,9

                              2,75 = F2 x 2,9

                      2,75 : 2,9 = 0,95 kN

                            

Fs = 0,95 kN

Huiswerk + advies

Dit was alle stof van paragraaf 2. Het lijkt eigenlijk op de vorige les alleen zijn de plaatjes net wat ingewikkelder.

Maak nu de opgaven

(docent vertelt je welke)