Samenvatting Natuurkunde hf 4

Samenvatting Natuurkunde hf 4
3.1 Krachten en hun eigenschappen
Eigenschappen van krachten
Het voorwerp (of de persoon) waarop een of meerdere krachten werken, kan:
- Vervormen.
- Op zijn plaats blijven.
- Met constante snelheid voortbewegen.
- Van snelheid veranderen.
Grootte van een kracht kun je meten, kracht is een grootheid, F. De eenheid is N. De lengte
van een pijl geeft de grootte van een kracht aan. De richting van de kracht is ook erg
belangrijk om te weten, vector.
Behalve de grootte en de richting is de plaats waar de kracht op het voorwerp werkt
belangrijk, aangrijpingspunt, plaats waar de pijl begint. Streeplijn in figuur 3.2 (zie boek)
wordt een werklijn genoemt.
Zwaartekracht en normaalkracht
Aarde oefent overal kracht op uit, zwaartekracht.
Fzw = m x g
Fzw = zwaartekracht in N.
m = massa voorwerp in kg.
g = de valversnelling in m/s^2.
Aangrijpingspunt van de zwaartekracht heeft ook wel zwaartepunt.
De kracht die een ondersteunend vlak uitoefent op een voorwerp, noem je de
normaalkracht, Fn. De grootte hangt af van de situatie, richting is altijd loodrecht op het
ondersteunend vlak. Het aangrijpingspunt is het punt waar het ondersteunend vlak het
voorwerp raakt.
Spankracht en veerkracht
Schepen liggen aan de kade vast met dikke touwen. Zo blijft het schip op zijn plaats. Dit kan
alleen als het touw spankracht uitoefent, Fspan. Gericht naar het midden van het touw. De
grootte is afhankelijk van de situatie. Aangrijpingspunt is het punt waar het touw vast zit aan
het voorwerp.
In een balpen zit een veer. Hiermee kan je pen aan/uit. De veer oefent een kracht uit als die
wordt vervormt. De grootte van de veerkracht bereken je met:
Fveer = C x u
Fveer = de veerkracht in N.
C = de Veerconstante in N/m.
U = de afstand waarover de veer vervormt in mm.
Een grotere veerconstante betekent dat de veer veel stugger is. De richting van de
veerkracht is tegengesteld aan de richting van de vervorming. Als de veer is uitgerekt, wijst
er een veerkracht van elk uiteinde naar het midden van de veer. Als de veer is ingedrukt,
wijst de veerkracht de andere richting op. Aangrijpingspunt is de plaats waar de veer en het
voorwerp elkaar raken. Als de veer is ingedrukt oefent de veer 2 krachten uit, een
omhooggerichte kracht op de stift en een omlaaggerichte kracht op het omhulsel.
Wrijvings- en weerstandskrachten
Voorwerpen die bewegen/in beweging worden gebracht ondervinden een tegenwerkende
kracht, Schuifwrijvingskracht, Fw,schuif als er 2 contactoppervlakken langs elkaar bewegen.
Aangrijpingspunt is waar de 2 voorwerpen elkaar raken. De grootte van de
schuifwrijvingskracht hangt niet alleen af van de ruwheid van de contactoppervlakken maar
ook van de kracht waarmee het voorwerp tegen de ondergrond wordt geduwd. Voor
maximale schuifwrijvingskracht geldt:
Fw,schuif = f x Fn
Fw,schuif = de maximale schuifwrijvingskracht in N.
f = de wrijvingscoëfficiënt.
Fn = de normaalkracht in N.
Ook de voorwerpen die over de grond rollen hebben een tegenwerkende kracht:
rolweerstand, Fw,rol. De grootte van de rolweerstandkracht hangt af van de kracht waarmee
het rollende voorwerp tegen de ondergrond wordt geduwd. Vervormbaarheid van de
contactoppervlakken bepaalt ook de grootte van de rolweerstand.
Een voorwerp dat door de lucht beweegt, ondervindt een tegenwerkende kracht van de
lucht, luchtweerstandskracht, Fw,lucht. De grootte luchtweerstandskracht hangt af van de
snelheid en het voorwerp zelf. Als er een goede stroomlijn is dan zal de
luchtweerstandkracht kleiner zijn. Ook frontale opp speelt een rol. Voor
luchtweerstandskracht geldt:
Fw,lucht = ½ x cw x Ρ x A x v^2
Fw,lucht = de luchtweerstandskracht in N.
Cw = luchtweerstandcoëfficiënt.
P = dichtheid van de lucht in kg^-3
A = frontale opp in m^2
V^2 = snelheid in m/s