thema oersterk

NAAM:
____________________________________________
KLAS:
____________________________________________
OERSTERK
Werkblad krachten en katrollen
Deel 1:
Bekijk eerst de film katrollen en krachten met de groepjes die de
opdracht uitvoeren tv.
Deel 2:
Lees onderstaande tekst goed door:
Je hebt kracht nodig om allerlei dingen te kunnen doen. Bij het optillen
van een zware boekentas gebruik je spierkracht. Als je wilt afremmen
bij het fietsen, heb je remkracht nodig. Zonder kracht kom je dus niet ver.
Een kracht werkt altijd op een voorwerp.
Een kracht kun je meten met een krachtmeter.
Zo’n krachtmeter heet een veerunster.
De eenheid (= maatsoort) van kracht is
newton (N) of kilonewton (kN).
Een kracht geef je aan met de letter:
F (force = kracht).
Een kracht kun je meten met een veerunster. Een veerunster
bestaat uit een huls met daarin een veer en een schaalverdeling.
Door er iets aan te hangen, zal het veertje in de unster uitrekken.
Nu kun je op de schaalverdeling aflezen wat het gewicht is van
het voorwerp.
Je hebt verschillende soorten krachten:
• zwaartekracht
• wrijvingskracht
• veerkracht
• trekkracht
2
OERSTERK
Zwaartekracht
De kracht die er voor zorgt dat je op de aarde normaal kunt staan en
bijvoorbeeld niet gaat zweven, is de zwaartekracht. De zwaartekracht
is de aantrekkingskracht die de aarde op een voorwerp uitoefent. De
zwaartekracht wordt afgekort als Fz. De richting van de zwaartekracht
is naar het middelpunt van de aarde toe. De zwaartekracht van een
voorwerp kun je bepalen door de massa m van het voorwerp
in kilogrammen te vermenigvuldigen met 10.
In formulevorm:
Fz = m × 10
Fz is zwaartekracht met de eenheid newton (N)
m is massa met de eenheid kilogram (kg)
Wrijvingskracht
Wrijving is een tegenwerkende kracht. Wrijving ontstaat wanneer
oppervlakken van voorwerpen langs elkaar heen bewegen. De
wrijvingskracht werkt een beweging tegen.
Er zijn drie soorten wrijving: schuifwrijving, rolwrijving en luchtweerstand.
Wrijving lijkt heel erg vervelend. Maar wrijving is niet altijd vervelend,
want zonder wrijving kun je niet vooruit komen met
je fiets, niet sturen en dus geen bochten maken en ook niet remmen.
Deel 3:
Beantwoord de volgende vragen:
1 Hoeveel kilogram is 10 Newton?
2 Hoeveel Newton is 34 kilogram?
3 Hoeveel kilogram is 7 Newton?
4 Welke soorten wrijvingskrachten zijn er?
5 Wat betekend massa?
6 Wat is de eenheid van Fz?
Deel 4:
Een katrol is een handig gereedschap als je een zwaar voorwerp moet
tillen. Een katrol bestaat uit een stuk touw of ketting dat om
een wiel gewikkeld is. Aan de ene kant van het touw maak je het
voorwerp vast. Het voorwerp dat je optilt, noem je ook wel delast. Je
trekt zelf aan de andere kant van het touw. Soms trekt een machine,
bijvoorbeeld een hijskraan.
3
OERSTERK
Gebruik de opstelling met katrollen uit het lokaal.
Stap 1: trek aan alle vier verschillende opstelling en schrijf op wat je
bevindingen zijn.
Stap 2: meet met een veerunster hoeveel kracht je nodig hebt om de
steen met 1 katrol omhoog te trekken. Noteer deze kracht.
Stap 3: Hoeveel kracht denk je nodig te hebben met dezelfde steen,
alleen nu met twee kratrollen?
Stap 4: meet met een veerunster hoeveel kracht je nodig hebt om de
steen met 2 katrollen omhoog te trekken. Noteer deze kracht.
Stap 5: Wat valt je nu op als je naar stap 1, 2 en 3 kijkt.
Stap 6: bereken nu hoeveel kracht je nodig hebt bij 3 katrollen.
Stap 7: bereken nu hoeveel kracht je nodig hebt bij 4 katrollen.
Stap 8: controleer nu of je berekening klopt aan de hand van de
veerunster.
Stap 9: kijk naar de afbeelding van de 4 katrollen
en leg uit wat 1:1, 2:1, 3:1 en 4:1 betekent.
Deel 5:
Maak gebruik van een laptop en ga naar de volgende site:
http://www.technopolis.be
dan: tabblad Experimenteer en kies hefbomen en katrollen.
Voer alle 5 de experimenten uit. Daarna afsluiten en alles opruimen en
maak een samenvatting in je schrift.
4
OERSTERK
Werkblad evenwicht en krachten
De balans die we gaan gebruiken ziet er als volgt uit. De lange streep (x) is het draaipunt. De
afstand tussen twee streepjes is 5 centimeter. Dus de afstand tussen (x) en L1 is 5cm. De
afstand tussen (x) en L2 is 10cm. De afstand tussen (x) en L3 is 15cm en de afstand tussen
(x) en L4 is 20cm. Dezelfde afstanden gelden voor R.
(x)
L4
L3
5cm
L2
5cm
L1
5cm
R1
5cm
5cm
R2
5cm
R3
5cm
R4
5cm
Nu hangen we aan L4 een gewicht van 150 gram hoe groot moet dan het gewicht
zijn om de balans weer in evenwicht te hebben?
(X)
L4
R4
20cm
20cm
150gr
?
Dat is makkelijk. De afstand tot het draaipunt is aan zowel aan de linkerzijde (L4) als aan de
rechterzijde (R4) hetzelfde namelijk 20cm. Dit houdt in dat het gewicht bij R4 ook 150gr moet
zijn. Controleer of dit klopt.
Het antwoord kun je ook berekenen. Wat moet je dan doen? Je moet dan de formule
invullen. Deze luidt:
De afstand aan de linkerzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de linkerzijde
=
De afstand aan de rechterzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de rechterzijde.
Dus als je dat invult in de opgave hierboven dan krijg je;
20cm (L4) x 150gr = 20cm (R4) x …. gr
3000
3000 : 20
= 20cm x …..gr
=
150gr
Doe de opgaven op de volgende bladzijden en controleer of het ook klopt.
5
OERSTERK
Opgave 1
We hangen aan L4 een gewicht van 150 gram hoe zwaar moet dan het
gewicht aan R3 zijn om de balans weer in evenwicht te krijgen?
(X)
L4
R3
20cm
15cm
150gr
?
De afstand aan de linkerzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de linkerzijde
=
De afstand aan de rechterzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de rechterzijde.
Dus als je dat invult in de opgave hierboven dan krijg je;
20cm (L4) x 150gr = 15cm (R3) x …. gr
3000
= 15cm x …..gr
3000 : 15 =
Opgave 2
200gr
We hangen aan L4 een gewicht van 150 gram hoe zwaar moet dan het
gewicht aan R2 zijn om de balans weer in evenwicht te krijgen?
(X)
L4
R2
20cm
10cm
150gr
?
De afstand aan de linkerzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de linkerzijde
=
De afstand aan de rechterzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de rechterzijde.
Dus als je dat invult in de opgave hierboven dan krijg je;
20cm (L4) x 150gr = 10cm (R2) x …. gr
3000
= 10cm x …..gr
3000 : 10 =
300gr
6
OERSTERK
Opgave 3
We hangen aan L4 een gewicht van 150 gram hoe zwaar moet dan het
gewicht aan R1 zijn om de balans weer in evenwicht te krijgen?
(X)
L4
R1
20cm
5cm
150gr
?
De afstand aan de linkerzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de linkerzijde
=
De afstand aan de rechterzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de rechterzijde.
Dus als je dat invult in de opgave hierboven dan krijg je;
20cm (L4) x 150gr = 5cm (R2) x …. gr
3000
3000 : 5
= 5cm x …..gr
=
600gr
Probeer de volgende opgave zelf op te lossen en kijk of het gevonden antwoord juist is.
Opgave 4
(X)
L4
R4
?
250gr
7
OERSTERK
Opgave 5
(X)
L4
R1
50gr
?
Opgave 6
L3
R4
100gr
?
Opgave 7
L3
R2
?
300gr
8
OERSTERK
Opgave 8
L1
R2
?
200gr
Opgave 9
L3
R1
50gr
?
Opgave 10
L2
R3
?
100gr
9
OERSTERK
Het kan natuurlijk ook gebeuren dat er aan één of beide zijde(n) op verschillende afstanden
gewichten hangen.
L4
L2
R3
50gr
50gr
?
Je lost deze opgave als volgt op:
20cm (L4) x 50gr + 10cm (L2) x 50gr = 15cm (R2) x …. gr
1000
+
1500
500
= 15cm
: 15 =
x …..gr
100gr
Maak de volgende opgaven en controleer of je het goed hebt gedaan.
Opgave 11 .
L4
L2
R3
100gr
100gr
?
L4
L2
R3
50gr
250gr
?
Opgave 12
10
OERSTERK
Opgave 13
L4
L2
R3
150gr
150gr
?
Ook kan het voorkomen dat een ander gewicht onbekend is zoals in het tekening hieronder.
L4
L2
R3
100gr
?
300gr
Je lost deze opgave als volgt op:
20cm (L4) x 100gr + 10cm (L2) x …….gr = 15cm (R3) x 300 gr
2000
+ 10cm x ……gr
=
4500
10cm x …..gr
=
4500 – 2000
10cm x …..gr
=
2500
250gr
=
2500 : 10
11
OERSTERK
Maak de volgende opgaven en controleer of je het goed hebt gedaan.
Opgave 14
L4
L2
R3
50gr
?
200gr
L4
L2
R3
?
200gr
400gr
Opgave 15.
12
OERSTERK
Als laatste kan het nog gekker maar alles is te berekenen
L4
L3
L2
L1
R1
R2
R3
100gr
100gr
50gr
200gr
100gr
?
200gr
R4
50gr
Je lost deze opgave als volgt op:
20cm (L4) x 100gr + 15cm (L3) x 100gr + 10cm (L2) x 50gr + 5cm (L1) x 200gr
20cm (R4) x 100gr + 15cm (R3) x 200gr + 10cm (r2) x ….gr + 5cm (R1) x 100gr
=
(Linkerzijde) 2000 + 1500 + 500 + 1000 = 1000 + 3000 + 10cm x ….gr + 500 (Rechterzijde)
5000
=
5000 - 4500
=
5000
=
: 10
4500 + 10cm x ….gr
10cm x …..gr
50 gr
Opgave 16
L4
L3
L2
L1
R1
R2
R3
R4
?
100gr
150gr
100gr
100gr
50gr
300gr
50gr
13
OERSTERK
Opgave 17
L4
L3
L2
L1
R1
R2
R3
50gr
100gr
150gr
200gr
50gr
?
100gr
R4
150gr
14
OERSTERK
Werkblad krachten en veerunsters
Deel 1
Je werkt bij deze proef met twee veerunster. Hang het houten blokje
eerst aan de veerunster met de stugste veer. Als de gemeten kracht
kleiner is dan 1 Newton, kun je de veerunster met de minst stugge veer
gebruiken.
1. Als dat kan, moet je de veerunster met de minst stugge veer
gebruiken.
Leg uit waarom dat beter is.
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Uitvoeren
Spierkracht
 Pak de veerunster met de meest stugge veer.
 Trek het haakje met een vinger naar beneden.
 Rek de veer in de veerunster uit tot 1 Newton.
 Rek de veer daarna verder uit, tot 3 Newton.
2. Moest je hard trekken om een kracht van 1 Newton te leveren?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
3. En om een kracht van 3 Newton te leveren?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
15
OERSTERK
Veerkracht
 Leg de veerunster plat op tafel.
 Maak de beide haakjes aan elkaar vast.
 Trek de veerunsters voorzicht uit elkaar.
 Stop als de minst stugge veerunster 1 Newton aangeeft.
4. Wat geeft de ander krachtmeter nu aan? ………………………N
5. Van Welke krachtmeter is de veer het verste uitgerekt?
……………………………………………………………………………………
6. Hoe komt het dat de veer van de enen veerunster meer uitrekt
dan die in de andere?
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Zwaartekracht
 Hang een massastuk van 100 gram aan de veerunster.
7. Vul in:
De zwaartekracht op een voorwerp van 100 gram is …………N
 Hang vijf verschillende voorwerpen één voor één aan de
veerunster.
8. Schrijf je meetresultaten in tabel 1.
Tabel 1
voorwerp
zwaartekracht
16
OERSTERK
Deel 2
Je hebt 1 houten blokje met vier verschillende ondergronden
nodig, die je gemakkelijk aan een veerunster kan bevestigen.
Zie figuur rechts.
Gebruik hierbij drie verschillende veerunsters.
Uitvoeren
Wrijvingskracht
9. Trek met je hand een blokje over de tafel.
Schat nu eens hoe groot de kracht in Newton is
die jij daarbij uitoefent. ………………………….N
10. Bevestig nu de veerunster aan het blokje.
Trek het blok met veerunster gelijkmatig over de
tafel. Lees de waarde van de kracht af.
noteer de waarde en de geschatte waarde in
tabel 2
Houten blokje
zijkant 1
zijkant 2
zijkant 3
zijkant 4
zijkant 1 schuurpapier
zijkant 2 schuurpapier
zijkant 3 schuurpapier
zijkant 4 schuurpapier
Geschatte kracht (N)
Gemeten kracht (N)
11. Herhaal de opdrachten 9 en 10 met de andere kant van het blokje.
Schat de kracht steeds voordat je meet. Noteer de schatting en de
gemeten krachten in het tabel.
12. Herhaal nu alle 4 metingen terwijl je het blokje over een vel
schuurpapier heen trekt.
17
OERSTERK
13. Vragen:
a kloppen je geschatte waarden met de gemeten waarde?
…………………………………………………………………………………….
b is 1 Newton een vrij kleine kracht of een grote kracht?
…………………………………………………………………………………….
c om iets vooruit te trekken is kracht nodig. Die kracht is niet
steeds gelijk. Noem drie dingen waar de grootte van die kracht
afhangt.
…………………………………………………………………………………….
Deel 3
Je hebt een aluminiumblokje nodig en een emmer met water.
Uitvoeren
Opwaartse kracht
 Hang het aluminiumblokje aan de veerunster.
14. Wat geeft de veerunster nu aan? …………………….N
 Vul het emmer voor een kwart met water boven de
spoelbak.
 Laat het blokje, terwijl het aan de veerunster hangt,
helemaal onder water zakken.
15. Wat geeft de veerunster nu aan?.....................N
16. Hoe groot is het verschil tussen de twee metingen bij vraag 14 en
15?
17. Het water oefent een kracht uit op het blokje.
a hoe groot is die kracht …………..N
b in welke richting werkt hij?........................................................
18
OERSTERK
Deel 4
uitvoeren
evenwicht en momenten (lees de pagina over momenten in het
bronnenboek)
 Pak de balk en het kleine balkje, leg de balk precies op de helft
haaks op het balkje. De balk is nu in evenwicht.
 Meet de lengte op van beide kanten.
 Zet op beiden kanten op het eind een baksteen.
18. Wat gebeurt er met de balk?
 Zet nu de linkerkant op 50 cm vanaf het draaipunt
19. Hoeveel gewicht heb je nodig aan de linkerkant om de balk in
evenwicht te krijgen?
Schrijf de berekening op en controleer je antwoord met de juiste
hoeveel gewicht te plaatsen op de linkerkant.
Ruim je spullen netjes op en meldt bij de docent dat je klaar bent.
19
OERSTERK
Werkblad vlieger
Voor de vlieger is er een lesbrief én een werkblad hoe je de vlieger moet
maken. Vraag deze aan de docent
Korte samenvatting Oersterk
Krachten
Je hebt kracht nodig om allerlei dingen te kunnen doen. Bij optillen van een zware
boekentas gebruik je spierkracht. Als je wilt afremmen bij het fietsen, heb je
remkracht nodig. Zonder kracht kom je dus niet ver. Een kracht werkt altijd op een
voorwerp.
Een kracht kun je zelf niet zien, maar de gevolgen van een kracht wel.
Een kracht kun je meten met een krachtmeter. Zo’n krachtmeter heet een
veerunster.
De eenheid (=maatsoort) van kracht is newton (N) of kilonewton (kN).
De kracht geef je aan met de letter: F (force = kracht)
Zwaartekracht
De kracht die er voor zorgt dat je op de aarde normaal kunt staan en bijvoorbeeld
niet gaat zweven, is de zwaartekracht. De zwaartekracht is de aantrekkingskracht die
de aarde op een voorwerp uitoefent.
De zwaartekracht wordt afgekort als Fz. De richting van de zwaartekracht is naar het
middelpunt van de aarde toe. De zwaartekracht van een voorwerp kun je bepalen
door de massa m van het voorwerp
in kilogrammen te vermenigvuldigen met 10.
In formulevorm:
Fz = m × 10
Fz is zwaartekracht met de eenheid newton (N)
m is massa met de eenheid kilogram (kg)
Hefboom
Een hefboom is een lat, buis of paal die op een draaipunt ligt. Het draaipunt ligt niet
in het midden als bij een wip. Een hefboom heeft aan de ene kant van het draaipunt
een grote afstand (lange arm). Aan de andere kant van draaipunt is de afstand
kleiner (korte arm). Als je op de lange arm weinig kracht zet, komt er op de korte
arm veel kracht te staan.
Hefbomen vind je bij kruiwagens, steekwagens, scharen, tangen, ring- en
steeksleutels en deurklinken. Ze komen heel veel voor. Je gebruikt ze heel vaak.
20
OERSTERK
Hefboomregel
afstand (a) x kracht (F) aan de ene kant = afstand (a) x kracht (F) aan de andere kant
Kracht (F) = massa (m) x 10
Dus:
kracht 1 = 50kg x 10 = 500N(ewton)
kracht 2 = 100kg x 10 = 1000N(ewton)
In het kort:
afstand 1 x kracht 1 = afstand 2 x kracht 2
in letters wordt dit:
a1 x F1 = a2 x F2
Voorbeeld afb. waarbij het steunpunt
ook het draaipunt is:
200cm x 500N = 100cm x 1000N
100.000 = 100.000
Katrollen
Met een touw en een katrol kun je makkelijk grote krachten ontwikkelen. Net als bij
een hefboom.
Als je 1 touw over 1 katrol laat lopen, heb je niet meer kracht nodig dan dat je zonder
katrol aan het touw trekt. Je veranderd alleen de richting van de beweging. In plaats
van de last (last = het voorwerp dat je optilt) te tillen, trek je de last.
21
OERSTERK
Je vergroot wel je kracht als je meer dan 1 katrol gebruikt. Hoe meer katrollen je
gebruikt, hoe minder kracht je hoeft te leveren. Als je bijvoorbeeld 2 katrollen
gebruikt, hoef je 2 keer minder kracht te leveren.
Gebruik je nog meer katrollen, dan
ontwikkel je nog meer kracht. Als je
het touw bijvoorbeeld over 4
katrollen laat lopen, dan ontwikkel je
ook 4 keer zoveel kracht. Je hebt
dan wel veel meer touw nodig.
Om het uit te kunnen rekenen kan je steeds het gewicht van de last delen door het
aantal katrollen dat je gebruikt. Voorbeeld ik wil de baksteen van 4 kg met 1 katrol
trekken, dan trek ik nog steeds die zelfde 4 kg.
Trek ik nu dezelfde last van 4 kg met 4 katrollen kan ik dus 4 kg delen door 4 katrollen
= 1 kg
Let op in je werkboekje staat ook het een en ander aan uitleg!
Lees ook je werkboekje heel goed door en maak eventueel ook de
opgaves met behulp van het antwoordenblad!
22
OERSTERK
Antwoordenblad Oersterk
Katrollen en krachten
Blz. 3
Vraag 1: 1 kg
Vraag 2: 340 N
Vraag 3: 0,7 kg
Vraag 4: schuifwrijving, rolwrijving en luchtweerstand
Vraag 5: massa is het gewicht van een voorwerp in kg
Vraag 6: eenheid van Fz is in Newton met de hoofletter N
Blz. 4
Stap 1: met 1 katrol is het zwaarder dan met 4 katrollen
Stap 2: 4 kN
Stap 3: hier moet zelf gaan schatten
Stap 4: 2 kN
Stap 5: wat opvalt dat je de helft minder kracht hoeft te leveren
Stap 6: 4 kg/3 = 1,33 kN
Stap 7: 4 kg/4 = 1 kN
Stap 8: ja, deze kloppen, maar zijn wat lastig af te lezen
Stap 9: Als je 1 katrol hebt deel te het gewicht door 1, bij 2 katrollen deel je gewicht
door 2, bij 3 katrollen deel je het gewicht door 3 en ga zo maar door. Dus wat je
steeds doet is het gewicht delen door het aantal, dat je hebt.
Evenwichten en krachten
Blz. 7
Opgave 3: 600 g
Opgave 4: 250 g
Opgave 5: 200 g
Blz. 10
Opgave 14: 200 g
Opgave 15: 200 g
Opgave 16: 200 g
Blz. 8
Opgave 6: 75 g
Opgave 7: 200 g
Opgave 8: 400 g
Opgave 9: 150 g
Opgave 10: 150 g
Blz. 11
Opgave 16: 150 g
Opgave 17: 25 g
Blz. 9
Opgave 11: 200 g
Opgave 12: 233,33 g
Opgave 13: 300 g
Krachten en Veerunsters
Blz.12
Vraag 1: omdat dan de schaalverdeling nauwkeuriger is
Vraag 2: nee
23
OERSTERK
Vraag 3: ja, meer dan net
Blz. 13
Vraag 4: 1 N
Vraag 5: de veerunster met de minst stugge veer
Vraag 6: de minst stugge veer is makkelijker uit te trekken en heeft een nauwkeuriger
schaalverdeling deze kan bijvoorbeeld maar tot 1 N meten. De stugge veer kan je
moeilijke uittrekken en heeft en minder nauwkeurige schaalverdeling deze kan
bijvoorbeeld tot 10 N meten. Dat betekent dat je op een veerunster tot 10 N niet
nauwkeurig op decimalen (cijfers achter de komma) kan aflezen.
Vraag 7: 1 N
Vraag 8: is bij iedereen zijn dat verschillende antwoorden doordat iedereen
verschillende voorwerpen heeft gebruikt.
Blz. 14
Vraag 9: ± 0,1 N
Vraag 10, 11, 12 zie onderstaand tabel:
Houten blokje
Welk materiaal
Zijkant 1
Zijkant 2
Zijkant 3
Zijkant 4
Zijkant 1
schuurpapier
Zijkant 2
schuurpapier
Zijkant 3
schuurpapier
Zijkant 4
schuurpapier
Hout
Rubber
Schuurpapier
Vilt
Hout
Geschatte kracht
(N)
Gemeten kracht
(N)
± 0,09
± 0,65
Deze antwoorden ± 0,05
kunnen bij iedereen ± 0,15
verschillend zijn.
± 0,6
Rubber
± 0,8
Schuurpapier
± 0,5
Vilt
± 0,9
Vraag 13a: Ook hier zijn allerlei antwoorden mogelijk.
Blz. 15
Vraag 13b: de kracht van 1 N is niet heel erg groot, maar gevoelsmatig wel.
Vraag 13c: schuifwrijving, rolwrijving en luchtweerstand
Deel 3 (blz. 15) en 4 (blz. 16) is door niemand uitgevoerd en dus niet van
toepassing.
24
OERSTERK
25