wetten van Newton

A. DE WETTEN VAN NEWTON
1. EERSTE WET VAN NEWTON: TRAAGHEIDSBEGINSEL
1.
Een kind dat niet is vastgemaakt met een veiligheidsgordel is aan
het spelen op de voorste zetel in een auto terwijl deze aan 36 km/h
rijdt. Een hondje steekt de weg over en de bestuurder remt zeer
plots. Met welke snelheid botst het kind tegen het
instrumentenbord als de auto tot stilstand gekomen is voor het
kind er tegenaan vliegt ? Vergelijk dit met het wereldrecord 100
m hardlopen (ongeveer 10 s).
BA
(10 m/s ;
idem)
2.
Indien de zwaartekracht van de zon plots zou uitgeschakeld
worden, zodat de aarde een vrij bewegend voorwerp in de ruimte
zou worden (en dus niet meer gebonden aan een baan op de zon),
hoe lang zou het dan duren voordat de aarde de omloopbaan van
Pluto zou kruisen (en dus het zonnestelsel verlaten). Zij hierbij
gegeven: baansnelheid van de aarde = 29,8 km/s ; gemiddelde
afstand Pluto tot de zon = 5,9 Tm.
BA
(2290,7 d
= 6,28 j)
2. TWEEDE WET VAN NEWTON: ONAFHANKELIJKHEID
VAN KRACHTEN
1.
Een onbekende kracht geeft aan een massa van 2 kg een
versnelling van g/3. Welke versnelling geeft deze zelfde kracht
dan aan een massa van 0,5 kg ? 4 kg ? 60 kg ? Hoe groot is de
kracht ?
BA
(13,07 m/s2;
1,63 m/s2;
0,11 m/s2 ;
6,53 N)
2.
Een kracht van 80 N geeft aan een voorwerp met onbekende
massa een versnelling van 2g. Zoek de massa van het
voorwerp.
BA
(4,08 kg)
3.
Een lege vrachtwagen met massa 2000 kg kan zichzelf
maximaal een versnelling geven van 1 m/s2 . Wat wordt de
maximale versnelling als hij een vracht van 1000 kg vervoert ?
BA
(0,67 m/s2)
4.
BA
Een touw kan maximaal met een kracht van 1500 N belast
worden. Het wordt gebruikt om een wagen met massa 700 kg
horizontaal te slepen. Welke is de grootste versnelling die door
middel van het touw aan de wagen kan gegeven worden, zonder
dat het breekt ?
(2,14 m/s2)
5.
Een massa m1 = 4 kg en een massa m2 = 12 kg hangen aan de
uiteinden van een massaloos touw dat wrijvingsloos over een
katrol loopt. Zoek de versnelling van deze massa's en bepaal
welke de minimale kracht is die het touw moet kunnen dragen
EX
(4,9 m/s2 ;
58,8 N)
zonder te breken ?(zie figuur)
6.
Een steen wordt door middel van een vaste katrol opgehesen.
Welke versnelling mag hoogstens aan het touw gegeven
worden als het 10 maal het gewicht van de steen kan dragen ?
(zie figuur).
EX
(9 g)
7.
Aan een koord over een katrol hangt links 300 g en rechts 320
g. Zoek de versnelling van de beide massa's. Hoe groot moet
de rechtse massa zijn om een tweemaal grotere versnelling te
verkrijgen ? Welke moet de verhouding tussen de massa's zijn
opdat ze zich met de halve versnelling in beweging zouden
zetten ? (zie figuur uit vraag 5)
SU
(0,316 m/s2;
0,341 kg
m2 = 3.m1)
3. DERDE WET VAN NEWTON: ACTIE EN REACTIE
1.
Als elke actie een reactie oproept en als deze actie- en reactiekracht
altijd even groot en tegengesteld zijn, hoe kan dan ooit iets van plaats
veranderen, m.a.w. versneld geraken ?
BA
()
2.
Een paard trekt een kar. Door welke kracht kan het paard voorwaarts
bewegen ? Welke kracht doet de kar voorwaarts bewegen ?
BA
()
3.
Een boek ligt op een tafel en de tafel staat op de grond. Bespreek de
krachten die optreden als reactie op:
- de gravitatiekracht op het boek.
- de actiekracht van de tafelpoten op de grond.
- de gravitatiekracht op de tafel.
- de actiekracht van het boek op de tafel.
BA
()
4.
Twee blokken met massa's m1 en m2 zijn verbonden met een veer op
een tafel zonder wrijving. Zoek de verhouding van de versnellingen
die ontstaan nadat ze uit elkaar worden getrokken en dan losgelaten.
BA
(a1/a2 =
s1/s2 =
m2/m1)
Zoek ook de verhouding van de afstanden die ze naar elkaar toe
afleggen.
5.
Twee blokken met massa m1 = 2,0 kg en m2 = 1,0 kg zijn in contact
met elkaar op een tafel zonder wrijving. Men laat een horizontale
kracht van 3,0 N inwerken op het zwaarste blok. Zoek de
contactkracht tussen de twee blokken. Toon ook aan dat de
contactkracht dubbel zo groot wordt als men de horizontale kracht op
F
m1
EX
(1,0 N ;
2,0 N)
m2
het lichtste blok laat inwerken. (zie figuur).
6.
EX
Twee gewichten van 10 N zijn zodanig vastgemaakt aan een
dynamometer dat ze elkaar in evenwicht houden over twee vaste
katrollen. Welke is de aflezing van de dynamometer ? Hoe wijzigt
deze aflezing als we de dynamometer aan een kant vastmaken aan een
muur ? (zie Error! Reference source not found.) (10 N ; wijzigt niet)
Dynamometer
10N
10N
Dynamometer
10N
7.
Drie blokken met massa's m1 = 10 kg, m2 = 20 kg en m3 = 30 kg
worden op een wrijvingsloos oppervlak met een kracht T3 = 60 N
voortgetrokken. Zoek de krachten T1 en T2 tussen de massa's. Maak
de vergelijking met de situaties zoals een trein of aanhangwagens. (zie
T1
m1
figuur)
T2
m2
T3
m3
EX
(10 N ;
30 N)