Natuurkunde se1 vwo 6 Hoofdstuk 1: bewegen in

Natuurkunde se1 vwo 6
Hoofdstuk 1: bewegen in grafieken
Vaak meet je de afstand en de tijd in plaats van de snelheid zelf. Als de tijdsduur te klein is om zelf te
meten gebruik je bijvoorbeeld lichtpoortjes.
Een stroboscoop geeft regelmatig lichtflitsen. Het aantal flitsen per seconde is de frequentie in herz
(Hz). Om bewegingen met de computer te meten heb je een plaatssensor nodig. Bij beweging in
tegenovergestelde richting is de snelheid negatief.
In een plaatsgrafiek is de plaats uitgezet tegen de tijd. Je kan dan alle beweging van het voorwerp
𝑥
terugzien. De snelheid bepaal je uit een plaatsgrafiek door plaats te delen door tijd: 𝑡 . De
𝑑𝑥
gemiddelde snelheid bereken je hetzelfde, maar met de verandering: 𝑑𝑡
Om de snelheid op een bepaald tijdstip in een grafiek te bepalen teken je een raaklijn
In een snelheidsgrafiek zet je de snelheid uit tegen de tijd. Je kan dan zien hoe de snelheid zich
𝑣
𝑑𝑣
gedraagt. De versnelling is de toename van de snelheid: a = 𝑡 . Deze haal je uit een grafiek met a = 𝑑𝑡 .
Ook kun je de versnelling op een tijdstip weer berekenen met een raaklijn.
Je kan ook de plaats uit een snelheidsgrafiek halen. Dit doe je door het oppervlak uit te rekenen, dus
v*t bij een constante snelheid en 0,5*v*t bij een stijgende of dalende snelheid. Als de snelheid
onregelmatig toe of afneemt moet je een zo goed mogelijk passende driehoek tekenen.
Hoofdstuk 2: bewegen en rekenen
Als je afstand aflegt in een rechte lijn met constante snelheid heet dat een eenparige rechtlijnige
beweging. De verplaatsing bereken je dan met s = v*t.
Als het geen eenparige rechtlijnige beweging is, kun je alleen de verplaatsing berekenen mety de
𝑑𝑥
gemiddelde snelheid. Dit doe je met s = vgem*t = 𝑑𝑡 *t. Als de snelheid gelijkmatig toeneemt geldt vgem
= 0,5*(vbegin+veind).
De relatieve snelheid is de snelheid ten opzichte van een ander voorwerp. Als je met 120 km/h langs
een auto die met 100 km/h rijdt rijdt, is de relatieve snelheid 20 km/h.
Een beweging met een constante versnelling heet een eenparig versnelde beweging. Hierbij is de
versnellingsgrafiek een rechte lijn.
𝑑𝑣
De gemiddelde versnelling bereken je met agem = 𝑑𝑡 .
De vrije val is een val zonder luchtweerstand.
Als bij een valproef de luchtweerstand verwaarloosbaar klein is, is de versnelling constant. Deze
versnelling is voor alle voorwerpen hetzelfde en heet de valversnelling (g). g = 9,81 = a.
De onnauwkeurigheid van een meting bereken je met:
𝑚1+⋯𝑚𝑛
.
𝑛
Hoofdstuk 4: kracht en beweging
De drie soorten weerstand zijn rolweerstand, schuifweerstand en luchtweerstand.
De eerste wet van Newton zegt dat iets zonder kracht stilstaat of met constante snelheid beweegt.
Als je alle krachten op een voorwerp bij elkaar optelt krijg je de nettokracht. Een constante snelheid
heeft een nettokracht van nul nodig.
De normaalkracht is de tegenovergestelde kracht van die die het voorwerp uitoefent. Traagheid is de
eerste wet van Newton. Hoe meer massa, hoe meer kracht nodig is om de snelheid of richting te
veranderen.
Versnelling is kleiner als de massa groter is. Kracht en versnelling zijn recht evenredig. Versnelling en
massa zijn omgekeerde evenredig.
De tweede wet van Newton in formule: Fnetto = m*a. 1 Newton(N) is de kracht die nodig is om 1 kg
een versnelling van 1m/s te geven.
Bij een vrije val is de zwaartekracht: Fz = m*g. op een weegschaal is 1kg dus 9,8N.
Door luchtweerstand wordt tijdens een val de versnelling van een voorwerp steeds kleiner. Hoe
sneller iets valt, hoe meer luchtweerstand er is. Op een gegeven moment is de luchtweerstand gelijk
aan Fz. Fnetto is dan 0 en de snelheid is constant.
𝑚
De dichtheid, de massa van 1m3 van een stof, bereken je met: ρ = 𝑣 .
Kracht is een wisselwerking tussen 2 voorwerpen. Als A kracht uitoefent op B, oefent B een
tegenwerkende kracht uit op A.
De derde wet van Newton in formule: FAB = -FBA, actie = -reactie.
De kracht van hoe hard je lichaam op iets duwt heet gweicht.
Hoofdstuk 6: kracht als vector
Vectoren zijn grootheden waarbij richting van belang is, en scalars zijn grootheden waarbij richting
niet van belang is. Voor vectoren teken je een pijl om de kracht uit te drukken, op schaal.
Bij het optellen van krachten moet je letten op de richting.
Als pijlen niet op een lijn liggen, moet je de parallellogrammethode toepassen:
Of de kop-staart methode:
Drie krachten zijn in evenwicht als de som van 2 krachten gelijk en tegengesteld is aan de derde
kracht.
Je kan de parallellogrammethode ook gebruiken om 1 kracht te ontbinden in 2 krachten.
Als er rechte hoeken in je parallellogram voorkomen, kun je de stelling van pythagoras gebruiken.
Als je een krachty moet ontbinden in twee loodrechte componenten, gebruik je sos,cas,toa.
Als een voorwerp op een helling staat, wordt de zwaartekracht ontbonden in twee richtingen. Die
gelijk aan de helling, F//, en die die daar loodrecht op staat, F﬩. De normaalkracht is tegengesteld aan
F﬩
.
Als het voorwerp stilstaat is de kracht in alle richtingen samen nul. Fn = Fdinges en Fw = F//
Als het voorwerp met constante snelheid omhooggaat gelden: Fmotor = Fw + F// en Fn = Fdinges
De maximale schuifweerstand is gelijk aan de nettokracht: Fw,s,max = fFnetto.
De f staat hier voor de constante die hoort bij het materiaal van het oppervlak en voorwerp.
Hoofdstuk 7: energie omzetten
Bewegingsenergie is de energie van een bewegend voorwerp. Het is ook wel kinetische energie
genoemd. Ek = 0,5 * m * v2 is de formule. m is in kg en v is in m/s. De energie is in joule.
Zwaarte energie is de energie die afhangt van de zwaartekracht en hoogte. De formule: Ez = Fz * h =
m * g * h. m in kg, h in m.
Zwaartekracht zorgt ervoor dat zwaarteenergie omgezet wordt tot bewegingsenergie. Dit betekent
dat Ek + Ez = constant.
Als er op een voorwerp een kracht werkt, is er energie aanwezig. Dit is potentiële energie
Als je energie omzet door middel van een kracht heet dat arbeid (W). Er wordt pas arbeid verricht als
de kracht het voorwerp ook verplaatst. De formule is W = F * s, met W in joule
Arbied kan ook negatief zijn.
De netto arbeid werkt hetzelfde als nettokracht. Ook geldt netto W = dEk.
Een kracht loodrecht op de bewegingsrichting verricht geen arbeid. Een kracht schuin op de
bewegingsrichting verricht alleen arbeid in de component van de bewegingsrichting.
Op een helling verricht de component tegengesteld aan de helling arbeid.in dit geval geldt
W = F * s * cos(α).
Arbeid kun je uit een F,s-grafiek halen door het oppervlak te berekenen.
𝐹
Veerkracht is recht evenredig met de uitrekking: C = 𝑢, C is de veerconstante en u is de uitrekking. De
gemiddelde kracht over een uitrekking is 0,5 * C * u. De arbeid is dan W = F * s = 0,5 * C * u * s
En s = u, dus W = 0,5Cu2. Deze arbeid is gelijk aan de veerenergie, Ev.
Vaak optrekken en afremmen kost extra energie.
𝐸
𝑊
Voor het vermogen geld P = 𝑡 = 𝑡 , en W = F * s, dus P =
𝐹∗𝑠
𝑡
= F * v.
Chemische energie is gelijk aan de stookwaarde, Ech = rv. Het rendement is het gedeelte van de
𝐸𝑛𝑢𝑡𝑖𝑔
toegevoerde energie die nuttig gebruikt wordt. De formule is: η = 𝐸𝑡𝑜𝑒𝑔𝑒𝑣𝑜𝑒𝑟𝑑 * 100%
De luchtweerstand bereken je met: Fw,l = 0,5 * ρ * cw * A * v2. ρ = dichtheid van de lucht, cw = de
luchtweerstandscoefficient, A = het frontaal oppervlak.
Hoofdstuk 17:
𝑚∗𝑀
.
𝑟^2
Als de afstand groter is, is de kracht kleiner. De formule voor gravitatiekracht is: Fg = G *
G is de
gravitatieconstante, m is de massa van object 1 en M is die van object twee. r is de afstand tussen 2
hemellichamen.
De valversnelling wordt ook anders beschreven: g =
𝐹𝑔
𝑚
=
𝐺∗𝑀
.
𝑟^2
Kinetische energie veroorzaakt door de zwaartekracht heet gravitatieenergie. De arbeid, en dus ook
energie, bereken je zo: Eg = W = -
𝐺∗𝑚∗𝑀
.
𝑟
R is de afstand tot het middelpunt van de aarde.
De ontsnappingssnelheid is de minimumsnelheid die een voorwerp nodig heeft om aan de aarde te
ontsnappen. Hierbij is de luchtweerstand verwaarloosd. Er geldt dan Ek + Eg = 0,
dus 0,5 * m * v2 -
𝐺∗𝑚∗𝑀
𝑟
2∗𝐺∗𝑀
.
𝑅
= 0. Als je dit afleidt krijg je v = √
Voor een satelliet geldt dat de middelpuntzoekende kracht gelijk is aan de gravitatiekracht, Fg = Fmpz.
De formule voor de middelpuntzoekende kracht is Fmpz =
berekenen gebruik je v =
𝐺∗𝑀
√
.
𝑅
𝑚∗𝑣^2
.
𝑟
Om de snelheid van de satelliet te
De omlooptijd is de tijd die nodig is om een rondje om de aarde te maken. De baansnelheid is de
snelheid waarmee een voorwerp om de aarde draait, en is te berekenen met v =
2 ∗ 𝜋∗𝑟
.
𝑇
T is de
omlooptijd in seconden en r is de baanstral in meter. In een geostationaire baan is de omlooptijd
precies gelijk aan de rotatietijd van de aarde.
Een planeet is een object dat:
- In een baan rond een ster draait.
- Zo zwaar is dat zijn eigen zwaartekracht hem bolvormig heeft gemaakt.
- Alles in de omgeving van zijn loopbaan bevond, heeft opgeveegd.