2 krachten meten

2
K RAC HTEN
M E TE N
Wanneer je een zware last vooruit trekt,
lever je een kracht. Je weet echter niet hoe
groot die kracht is.
Om een kracht te meten, gebruik je
spiraalveren.
Deze rekken uit als je eraan trekt.
Hoe harder je trekt, hoe meer ze zullen
uitrekken. M.a.w. hoe groter de kracht,
hoe groter de uitrekking. en ook hoe
stugger de veer. Hoe kleiner de kracht,
hoe soepeler de veer.
De vervorming is dus een maat voor de
grootte van de kracht.
2.1 De dynamometer
Een toestel waarmee krachten worden gemeten,
noemen we een dynamometer.
Het is een geijkte veer waarop een schaal is
aangebracht.
De grootheid kracht wordt voorgesteld door het
symbool F (= Force).
d
de ring
de nulstandregelschroef
de schroefveer
het omhulsel
de schaalverdeling
Met een index kunnen we de kracht meer
specificeren: F z: zwaartekracht
F v: veerkracht
d
d
De SI-eenheid van kracht: [F] = N (newton)
de haak
de massa
Bouw van een dynamometer
Isaac Newton
64
KRACHT • ARBEID • VERMOGEN • ENERGIE
EURE2HNNH_T3_059-102.indd 64
1/3/14 2:45 PM
2.2 Kenmerken van een kracht
Een kracht wordt volledig bepaald door vier kenmerken:
• Het aangrijpingspunt: punt waar de kracht aangrijpt. Dit punt ligt op het andere
lichaam, bv.: als je tegen een auto duwt, ligt het aangrijpingspunt op de auto.
• De richting: rechte (of werklijn) waarlangs de kracht werkt. Dit kan zijn:
horizontaal, verticaal en schuin.
Evenwijdig lopende krachten hebben dezelfde richting.
• De zin: als we de richting kennen, zijn er telkens twee mogelijkheden voor de zin:
naar links of naar rechts, naar boven of naar onderen, naar linksonderen of linksboven ...
• De grootte: maat voor de uitwerking van de kracht, uitgedrukt in newton (N).
Wanneer een grootheid deze vier kenmerken bezit, spreken we van een vectoriële
grootheid of vector.
d
Symbool: F
F zonder pijltje geeft alleen de grootte weer. Bv.: F = 5 N.
Wanneer we een kracht langs haar werklijn verplaatsen, blijft haar uitwerking dezelfde.
2.3 Voorstelling van een kracht
Een kracht stellen we grafisch voor door een pijl (vector).
F
A
w
l
10 N
Op de afbeelding
d
- is A het aangrijpingspunt van de kracht F ;
- wordt de richting van de kracht aangegeven door de rechte w (werklijn);
- bepaalt de pijlpunt de zin van de kracht;
- is de grootte van de kracht bepaald door de lengte (l) van de pijl en de schaal.
KRACHT • ARBEID • VERMOGEN • ENERGIE
EURE2HNNH_T3_059-102.indd 65
65
1/3/14 2:45 PM
Zoek nu zelf de richting, de zin, de grootte en het aangrijpingspunt van de afgebeelde
kracht.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......................................
Richting: .horizontaal
Zin: .naar
. . . . . . . . . . . . . . . . rechts
...........................................................................
Grootte: .60
. . . . . . . . . .N
..................................................................
Aangrijpingspunt: .A
...............................................
Opmerking
De meeste grootheden, zoals lengte, tijd en oppervlakte, hebben alleen een grootte.
Ze worden bepaald door een getal met bijbehorende eenheid.
Het zijn geen vectoriële, maar scalaire grootheden.
Bv.: de massa van een zak cement is 50 kg.
oe
oefeningen
1. Een personenwagen rijdt
tegen een stilstaande bus.
Tijdens de botsing oefent
de bus een kracht uit op de
auto.
Noteer de kenmerken van
die kracht en beschrijf
ze kort met behulp van de
cartoon.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . bumper
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . van
. . . . . . . . . . . . . . .de
. . . . . . . . . .auto
.............................................................................................................................................
- .aangrijpingspunt:
- .richting:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .horizontaal
...................................................................................................................................................................................................................................
- .zin:
. . . . . . . . . . . . . naar
. . . . . . . . . . . . . . . . .rechts
...................................................................................................................................................................................................................................
- De .grootte
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . van de kracht bepaalt de grootte van de vervorming.
2. Bepaal de grootte van de kracht op de tekening. Let op de schaal.
d
F
14 N
. . . . . . . . .N
.....................................................
F = .70
66
KRACHT • ARBEID • VERMOGEN • ENERGIE
EURE2HNNH_T3_059-102.indd 66
1/3/14 2:45 PM
3. Teken bij de gegeven kracht de schaal: 1 cm
25 N
Beschrijf alle kenmerken van de voorgestelde kracht.
d
F
A 25 N
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .horizontaal
.................................................................................................................................................................................................................................
- .Richting:
- .Zin:
. . . . . . . . . . . . . . naar
. . . . . . . . . . . . . . . . .rechts
..................................................................................................................................................................................................................................
- .Aangrijpingspunt:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .A
..................................................................................................................................................................................................
- .Grootte:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150
. . . . . . . . . . . . . .N
. . . . . . .(6.25
. . . . . . . . . . . . . . . . . . N)
............................................................................................................................................................................................
4. Een kracht van 60 N werkt in het punt A verticaal omhoog.
Stel deze kracht voor door een vector. Gebruik als schaal 1 cm
15 N
F
15 N
A
5. Zoek de schaal van een kracht van 120 N die door een vector van 6,0 cm
wordt voorgesteld.
120 N: 6,0 cm = 20 N/cm
......................................................................................................................................................................................................................................................................
1 cm → 20 N
......................................................................................................................................................................................................................................................................
d
6. Teken een horizontale kracht F1 van 12 N met aangrijpingspunt A, naar rechts,
en teken vervolgens een kracht F2 van 20 N met hetzelfde aangrijpingspunt,
loodrecht op de eerste kracht naar boven.
d
4N
→
F2
A
→
F1
KRACHT • ARBEID • VERMOGEN • ENERGIE
EURE2HNNH_T3_059-102.indd 67
67
1/3/14 2:46 PM
d
d
7. Kracht F1 van 350 N en kracht F2 van 420 N grijpen aan in hetzelfde punt A.
Ze vormen t.o.v. elkaar een hoek van 50°. Stel de twee krachten voor.
100 N
→
F2
15 N
→
F1
A
8. Geef de kenmerken van volgende krachten:
10 N
1 cm
d
F1
A
B
d
F3
d
F2
C
d
68
d
d
KENMERKEN
KRACHT F1
KRACHT F2
KRACHT F3
richting
horizontaal
schuin
verticaal
zin
naar rechts
rechts beneden
naar boven
grootte
60 N
40 N
45 N
aangrijpingspunt
A
B
C
KRACHT • ARBEID • VERMOGEN • ENERGIE
EURE2HNNH_T3_059-102.indd 68
1/3/14 2:46 PM