Natuurkunde 1A - Universiteit Leiden

Krachten
Wetten van Newton, gewicht, fundamentele
krachten, wrijving....
Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde
1
1e Wet van Newton
Een lichaam waar geen (netto) kracht op wordt
uitgeoefend beweegt met een constante snelheid
(die ook nul kan zijn).
Voorwaarde:

 Fi  0
i
Constante snelheid 

a 0
Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde
2
2e Wet van Newton
Het verband tussen kracht en
versnelling wordt gegeven door
Dus ook:
i Fi  ma
Fx  F1, x  F2, x  ....  ma x
Idem voor x, y
De versnelling is het resultaat van de som van alle
krachten die worden uitgeoefend (de snelheid verandert).
De versnelling is evenredig met de resultante.
De richting van de versnelling valt samen met de richting
van de resultante van de krachten
Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde
3
3e Wet van Newton
Als twee lichamen een onderlinge wisselwerking
hebben, zijn de twee krachten die ze op elkaar uitoefenen
gelijk in grootte en tegengesteld in richting.
Als A een kracht uitoefent op B ("actie") oefent B een kracht uit
op A ("reactie").
Ook wel: actie = reactie
Deze twee krachten werken op verschillende lichamen!
Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde
4
Fundamentele krachten
• gravitatie krachten
• electromagnetische
krachten
m1m2
Fg  G 2
r
1
q1q2
FC 
4 0 r 2
• zwakke nucleaire krachten
• sterke nucleaire krachten
Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde
5
Zwaartekracht
Voorwerp met massa m:
Fg  mg

M Em
Fg  G 2
r
g is de zwaartekracht versnelling
ME
g G 2
RE
(dichtbij het aardoppervlak, r  RE )
Dus: versnelling van een voorwerp onafhankelijk van m
Gewicht is de kracht die een lichaam ondervindt
onder invloed van de aantrekking van de aarde.
Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde
6
Zwaartekracht*
Wat is de zwaartekrachtversnelling op 500 km hoogte
van het aardoppervlak?
GM E
(6.67  10 11 N  m 2 kg 2 )(5.98  1024 kg)
g' 

2
( RE  h )
(6.38  106  0.500  106 ) m 2
 8.43 m s 2
Met welk percentage is het gewicht gereduceerd op
deze afstand?
g ' 8.43

 0.86
g 9 .8
Afname van gewicht is 14%
Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde
7
Moment van een kracht
Moment van een kracht (t.o.v. een punt) is het product van de kracht
en de loodlijn uit dat punt op de richting der kracht neergelaten
  r F
Vectornotatie:
  rF sin 
τ  rF
Het moment is een maat voor de neiging van een kracht
om een voorwerp in een draaiende beweging te brengen.
Evenwicht als  = 0 en als F = 0
Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde
8
Evenwicht
N
Voorwaarde voor evenwicht:
1.  F  0
i
2.   0
i
P2
N  w1  w2  0
w1 x1  w2 x2  0
P1
x1
w1
t.o.v. P1
t.o.v. P2:
x2
w2
x2 w1

x1 w2
N  w1  w2
 ( x1  x2 ) w2  x1 N  0
 ( x1  x2 ) w2  x1 ( w1  w2 )  0
 x1w2  x1w1  0
Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde
9