Krachten. Wetten van Newton

Krachten.
Een kracht kan een voorwerp versnellen of vervormen.
Een kracht wordt weergegeven met een pijl
De grootte van de pijl komt overeen met het aantal newton (N)
De richting van de pijl is de richting waarin de kracht werkt.
Wetten van Newton
1. als er op een voorwerp geen kracht werkt, is het in rust of het beweegt
met constante snelheid in een rechte lijn.
Een voorwerp ligt in rust op tafel.
Teken de krachten op het voorwerp
Een Magneet zweeft boven een andere magneet.
Teken de krachten op de bovenste magneet
2. Als er op een voorwerp met massa m een kracht F werkt ondervindt
het een versnelling a van F/m.
Een motor met totale massa van 500 kg bereikt in 8,0 s een snelheid van 40 m/s
Bereken de kracht.
1
3. Krachten bestaan altijd in tweetallen
a. Even groot
b. Tegengesteld
c. Werken op verschillende voorwerpen.
Een Magneet zweeft boven een andere magneet.
Teken de krachten op de onderste magneet
Veldkrachten.
Veldkrachten werken “op afstand”
Voorwerpen oefenen krachten op elkaar uit zonder dat ze elkaar aanraken.
1. Zwaartekracht. Voorwerpen trekken elkaar aan omdat ze massa hebben.
Op deze twee links link link zie je hoe je dit kunt aantonen: de proef van Cavendish
2. Elektrische kracht. Voorwerpen trekken elkaar aan of stoten elkaar af omdat ze lading
hebben.
3. Magnetische kracht. Voorwerpen trekken elkaar aan of stoten elkaar af omdat ze
magnetisch zijn.
4. Kernkrachten. Dit zijn aantrekkende krachten tussen kerndeeltjes. In de kern zijn de
kernkrachten veel sterker dan de elektrische krachten. Daardoor kunnen kernen
bestaan.
2
De elektrische kracht.
Voorwerpen trekken elkaar aan omdat ze lading hebben.
Het is erg moeilijk te begrijpen wat lading precies is.
De elementaire deeltjes protonen en elektronen zijn ladingdragers.
We noemen protonen positief geladen en elektronen negatief geladen.
Als een voorwerp geladen is betekent dit dat het evenwicht tussen protonen en elektronen is
verstoord.
Ook een ion is geladen omdat de hoeveelheid + en -lading ongelijk is.
Geladen voorwerpen oefenen een kracht op elkaar uit.
Gelijksoortige ladingen stoten elkaar af.
Ongelijksoortige
ladingen trekken elkaar aan.
De eenheid van lading is de Coulomb (C).
De lading van een proton is 1,60.10-19C. Deze hoeveelheid wordt ook wel de elementaire
lading genoemd.
3
De Coulomb kracht.
We gaan uit van puntladingen. Dat zijn geladen voorwerpen waarvan de afmetingen
verwaarloosbaar klein zijn.
Coulomb ontdekte rond 1800 de volgende formule voor de grootte van de elektrische
kracht tussen twee puntladingen.
FC =
1
Q.q
4 r 2
.
Hierin is ε (epsilon) de diëlektrische constante
Q en q de ladingen (in C) die een kracht op
elkaar uitoefenen
r de afstand tussen de (punt)ladingen
(in m)
ε is samengesteld uit twee faktoren:  =  0 . r
1. ε0 de waarde die geldt in vacuüm. (ε0 is een universele constante. In Binas tabel 7
zie je  0 = 8,85.10-12 C2 . N - .m- )
2. de zogenaamde relatieve diëlektrische constante :
1
2
εr .
εr hangt af van de stof die zich tussen de ladingen bevindt.
(zie de tabel 16A van Binas )
In vacuüm geldt εr= 1.
Dus bij ladingen die zich in vacuüm bevinden mag je ε0 invullen voor ε.
De richting van de coulombkracht is aantrekkend af afstotend.
4
Sommen over F C =
1.
Bereken de waarde van
1
Q.q
4 r 2
.
. Geef ook de eenheid.
2.
In een vacuümruimte bevinden zich twee puntladingen van 1,2 µC op 19,0 cm van elkaar af.
Bereken de kracht die de ladingen op elkaar uitoefenen.
3.
Twee ladingen bevinden zich in vacuüm. De ene lading is 25,0 µC. De aantrekkende kracht
is 25N.
De onderling afstand is 2,50 dm. Bereken de grootte van de tweede lading.
4.
Twee ladingen van elk 1,12 µC oefenen in vacuüm een kracht op elkaar uit van 1,0 kN.
Bereken de onderlinge afstand.
5