Practicum: Drie krachten in evenwicht 7 januari 2008 Doel:

Practicum: Drie krachten in evenwicht
7 januari 2008
Doel: - Meten van krachten in diverse situaties,
- Controleren van Σ F = 0,
- Optellen en ontbinden van vectoren.
Materiaal: spijkerbord, elastiekjes, krachtmeter.
Theorie
De eerste wet van Newton zegt dat als er op een voorwerp geen kracht werkt of als alle
krachten samen nul zijn dat een voorwerp dan in rust is of dat het dan beweegt met een
constante snelheid (rechtlijnig). In deze proef gaan we een aantal kleine opdrachtjes doen
die betrekking hebben op deze wet.
Opdracht 1: drie krachten in evenwicht.
In een vierkant raam zijn spijkertjes geslagen.
- Knoop drie elastiekjes aan elkaar en bevestig de uiteinden
van de elastiekjes aan drie spijkertjes.
- Meet de krachten in de elastiekjes. Als één van de krachten
groter is dan 2,0 N dan moet je de elastiekjes verplaatsen.
- Neem de richtingen van de elastiekjes over op een vel
papier.
- Teken op het vel papier de krachten (op schaal b.v. 1 N =ˆ 5
cm) op het knoopje van de drie elastiekjes.
x-as
y-as
Omdat het knoopje stilstaat, moeten de drie krachten volgens de eerste wet van Newton op
het knoopje samen nul zijn. We kunnen dit eenvoudig controleren door 2 krachten, door
middel van constructie, bij elkaar op te tellen en het resultaat vergelijken met de derde.
1. Wat moet er dan gelden voor deze derde kracht?
- Tel 2 krachten door middel van constructie bij elkaar op
2. Komt het resultaat overeen met de verwachting (met uitleg)?
- Teken door het knoopje een x-as (horizontaal) en loodrecht daarop de y-richting.
- Ontbind alle krachten in een component in de x- en y-richting.
3. Bepaal de grootte van deze componenten van de drie krachten in de x- en y-richting.
4. Bereken de som van de x-componenten en de y-componenten (houd rekening met de
richting).
Materiaal: spijkerbord, touwtje, krachtmeter, gewichtje (100 g)
Opdracht 2: Symmetrisch tillen
In deze proef gaan we kijken hoe de
spankracht in een touw afhangt van het gewicht
van het voorwerp en de hoek tussen de twee touwen.
l
x α
De hoek α (halve hoek) kun je berekenen als je l en x weet.
1. Met welke formule kun je α dan uitrekenen?
In theorie bestaat er het volgende verband tussen de zwaartekracht Fz
op het gewichtje, de spankracht Fs in het touwtje en de hoek α.:
1
F
cos α = 2 z
Fs
2. Meet de afstand l (helft) en het gewicht van het voorwerp Fz en noteer de resultaten.
3. Vul de onderstaande tabel in (het gewichtje moet steeds precies in het midden hangen!).
Tabel 1: Het bepalen van de hoek
x in cm
α
Fs in N (experiment)
4,0
7,0
10
15
20
25
4. Hoe groot is Fs als  = 0o?
5. Maak een grafiek van Fs (experiment en theorie) als functie van α.
Fs in N
(theorie)