Samenvatting natuurkunde H3
H3: Krachten en hun eigenschappen
3.1 Krachten en hun eigenschappen
Eigenschappen van krachten
Als je op een plank staat, buigt die door, omdat je een kracht uitoefent op de plank. Er werken twee
krachten op je: 1. de aantrekkingskracht van de aarde trekt je omlaag;
2. de kracht van de plank duwt je omhoog.
Een kracht wordt uitgeoefend door een voorwerp op een ander voorwerp. Je ziet alleen het gevolg.
Kracht is een grootheid; je kunt de grootte ervan meten. Hiervoor kan je een veerunster, een
krachtmeter met een veer, gebruiken. Je geeft het aan met letter F. Eenheid kracht is newton (N).
Hoe langer een pijl, hoe groter de kracht. Je kiest de krachtenschaal: hoeveel newton 1 cm is.
Ook de richting van de pijl is belangrijk. Een vector: een grootheid die grootte én richting weergeeft.
De pijl begint in het aangrijpingspunt, de plaats waar de kracht op het voorwerp werkt.
Om het gevolg te beredeneren, mag je een kracht verschuiven. Als je dit doet langs de werklijn, dan
verandert het gevolg niet. Als je de kracht evenwijdig aan zijn werklijn verschuift, kan het gevolg wel
veranderen.
Zwaartekracht
De aarde oefent kracht uit op ieder voorwerp dat zich op/ in de buurt van de aarde bevindt:
zwaartekracht. Deze is recht evenredig met de massa van het voorwerp. Die
evenredigheidsconstante: de valversnelling/ gravitatieversnelling.
Fzw = m × g.
De zwaartekracht is naar het middelpunt van de aarde gericht. Het aangrijpingspunt van de
zwaartekracht op het voorwerp: het zwaartepunt van het voorwerp.
Normaalkracht
De normaalkracht: de kracht die een ondersteunend vlak uitoefent op een voorwerp. De richting is
altijd loodrecht op het ondersteunend vlak. Het aangrijpingspunt is de plek waar het ondersteunend
vlak het voorwerp raakt.
Spankracht
Een gespannen touw oefent spankracht Fspan uit op het voorwerp waar het aan vastzit. Die plek is het
aangrijpingspunt van de spankracht. Er zijn 2 spankrachten, omdat het touw kracht uitoefent op het
schip én de kade.
Hoe harder je trekt aan het touw, hoe strakker het touw, hoe groter de spankracht in het touw.
Veerkracht
Een veer oefent kracht uit als hij wordt vervormd. De veerkracht is recht evenredig met de
uitrekking, de afstand waarover de veer vervormt. De evenredigheidsconstante: de veerconstante.
Fveer = C × u.
De veerconstante hangt af van het type veer: bij een stugge veer moet je een grote kracht
uitoefenen om de veer in te duwen/ uit te rekken; het heeft een grote veerconstante. Een slappe
veer heeft een kleine veerconstante.
, De richting van de veerkracht is tegengesteld aan de richting van de vervorming. Als je een veer
uitrekt, werkt op elk uiteinde een veerkracht richting het midden vd veer. Als je hem indrukt, is de
veerkracht naar buiten gericht. Het aangrijpingspunt: de plaats waar veer en voorwerp elkaar raken.
Schuifwrijvingskracht
Voorwerpen die bewegen/ in beweging worden gebracht, ondervinden een tegenwerkende kracht.
Als voorwerpen met hun contactoppervlakken langs elkaar bewegen, is er schuifwrijvingskracht
Fw,schuif. De richting is altijd tegengesteld aan de bewegingsrichting van het voorwerp. Het
aangrijpingspunt: de plaats waar de 2 voorwerpen elkaar raken (of midden v het contactoppervlak).
Er is een maximale schuifwrijvingskracht, die afhangt vd ruwheid vd contactoppervlakken en vd
kracht waarmee het voorwerp tegen de ondergrond wordt geduwd (de normaalkracht).
Fw,schuif,max = f × Fn
De wrijvingscoëfficient (f) heeft geen eenheid. Er staat immers links en rechts dezelfde grootheid.
De wrijvingscoëfficiënt tussen leer en hout is 0,35. Dit betekent dat een schoen met een leren
contactoppervlak over hout schuift als de horizontale kracht op die schoen groter is dan 35% vd
normaalkracht.
Rolweerstandskracht
Op rollende voorwerpen werkt een tegenwerkende kracht: de rolweerstandskracht Fw,rol. Die hangt
af van de kracht waarmee het rollende voorwerp tegen de ondergrond wordt geduwd en vd
vervormbaarheid vd contactoppervlakken.
Luchtweerstandskracht
Een voorwerp dat door de lucht beweegt, ondervindt luchtweerstandskracht Fw,lucht. Dit is een
tegenwerkende kracht. Als je je tijdens het fietsen voorover buigt, zorg je voor een betere stroomlijn
én een kleiner frontaal oppervlak, waardoor je minder last hebt van tegenwind.
De luchtweerstandskracht hangt af van je snelheid, die weer afhangt van de dichtheid van de lucht.
Fw,lucht = ½p × Cw × A × v²
De luchtweerstandscoëfficiënt is een maat voor de stroomlijn. Hoe kleiner die coëfficiënt, hoe beter
de stroomlijn. Hoe beter de stroomlijn, hoe gemakkelijker de lucht langs een voorwerp stroomt.
Samenvatting
Iedere kracht heeft een grootte, richting, aangrijpingspunt en een werklijn. Je mag een kracht langs
zijn werklijn verschuiven. Het gevolg van de kracht blijft dan hetzelfde. Een voorwerp waarop 1 of
meerdere krachten werken kan vervormen, op zijn plaats blijven, van snelheid veranderen en/of van
richting veranderen.
Formule zwaartekracht: Fzw = m × g.
Formule veerkracht: Fveer = C × u.
Formule maximale schuifwrijvingskracht: F w,schuif,max = f × Fn.
Formule luchtweerstandskracht: Fw,lucht = ½p × Cw × A × v².
H3: Krachten en hun eigenschappen
3.1 Krachten en hun eigenschappen
Eigenschappen van krachten
Als je op een plank staat, buigt die door, omdat je een kracht uitoefent op de plank. Er werken twee
krachten op je: 1. de aantrekkingskracht van de aarde trekt je omlaag;
2. de kracht van de plank duwt je omhoog.
Een kracht wordt uitgeoefend door een voorwerp op een ander voorwerp. Je ziet alleen het gevolg.
Kracht is een grootheid; je kunt de grootte ervan meten. Hiervoor kan je een veerunster, een
krachtmeter met een veer, gebruiken. Je geeft het aan met letter F. Eenheid kracht is newton (N).
Hoe langer een pijl, hoe groter de kracht. Je kiest de krachtenschaal: hoeveel newton 1 cm is.
Ook de richting van de pijl is belangrijk. Een vector: een grootheid die grootte én richting weergeeft.
De pijl begint in het aangrijpingspunt, de plaats waar de kracht op het voorwerp werkt.
Om het gevolg te beredeneren, mag je een kracht verschuiven. Als je dit doet langs de werklijn, dan
verandert het gevolg niet. Als je de kracht evenwijdig aan zijn werklijn verschuift, kan het gevolg wel
veranderen.
Zwaartekracht
De aarde oefent kracht uit op ieder voorwerp dat zich op/ in de buurt van de aarde bevindt:
zwaartekracht. Deze is recht evenredig met de massa van het voorwerp. Die
evenredigheidsconstante: de valversnelling/ gravitatieversnelling.
Fzw = m × g.
De zwaartekracht is naar het middelpunt van de aarde gericht. Het aangrijpingspunt van de
zwaartekracht op het voorwerp: het zwaartepunt van het voorwerp.
Normaalkracht
De normaalkracht: de kracht die een ondersteunend vlak uitoefent op een voorwerp. De richting is
altijd loodrecht op het ondersteunend vlak. Het aangrijpingspunt is de plek waar het ondersteunend
vlak het voorwerp raakt.
Spankracht
Een gespannen touw oefent spankracht Fspan uit op het voorwerp waar het aan vastzit. Die plek is het
aangrijpingspunt van de spankracht. Er zijn 2 spankrachten, omdat het touw kracht uitoefent op het
schip én de kade.
Hoe harder je trekt aan het touw, hoe strakker het touw, hoe groter de spankracht in het touw.
Veerkracht
Een veer oefent kracht uit als hij wordt vervormd. De veerkracht is recht evenredig met de
uitrekking, de afstand waarover de veer vervormt. De evenredigheidsconstante: de veerconstante.
Fveer = C × u.
De veerconstante hangt af van het type veer: bij een stugge veer moet je een grote kracht
uitoefenen om de veer in te duwen/ uit te rekken; het heeft een grote veerconstante. Een slappe
veer heeft een kleine veerconstante.
, De richting van de veerkracht is tegengesteld aan de richting van de vervorming. Als je een veer
uitrekt, werkt op elk uiteinde een veerkracht richting het midden vd veer. Als je hem indrukt, is de
veerkracht naar buiten gericht. Het aangrijpingspunt: de plaats waar veer en voorwerp elkaar raken.
Schuifwrijvingskracht
Voorwerpen die bewegen/ in beweging worden gebracht, ondervinden een tegenwerkende kracht.
Als voorwerpen met hun contactoppervlakken langs elkaar bewegen, is er schuifwrijvingskracht
Fw,schuif. De richting is altijd tegengesteld aan de bewegingsrichting van het voorwerp. Het
aangrijpingspunt: de plaats waar de 2 voorwerpen elkaar raken (of midden v het contactoppervlak).
Er is een maximale schuifwrijvingskracht, die afhangt vd ruwheid vd contactoppervlakken en vd
kracht waarmee het voorwerp tegen de ondergrond wordt geduwd (de normaalkracht).
Fw,schuif,max = f × Fn
De wrijvingscoëfficient (f) heeft geen eenheid. Er staat immers links en rechts dezelfde grootheid.
De wrijvingscoëfficiënt tussen leer en hout is 0,35. Dit betekent dat een schoen met een leren
contactoppervlak over hout schuift als de horizontale kracht op die schoen groter is dan 35% vd
normaalkracht.
Rolweerstandskracht
Op rollende voorwerpen werkt een tegenwerkende kracht: de rolweerstandskracht Fw,rol. Die hangt
af van de kracht waarmee het rollende voorwerp tegen de ondergrond wordt geduwd en vd
vervormbaarheid vd contactoppervlakken.
Luchtweerstandskracht
Een voorwerp dat door de lucht beweegt, ondervindt luchtweerstandskracht Fw,lucht. Dit is een
tegenwerkende kracht. Als je je tijdens het fietsen voorover buigt, zorg je voor een betere stroomlijn
én een kleiner frontaal oppervlak, waardoor je minder last hebt van tegenwind.
De luchtweerstandskracht hangt af van je snelheid, die weer afhangt van de dichtheid van de lucht.
Fw,lucht = ½p × Cw × A × v²
De luchtweerstandscoëfficiënt is een maat voor de stroomlijn. Hoe kleiner die coëfficiënt, hoe beter
de stroomlijn. Hoe beter de stroomlijn, hoe gemakkelijker de lucht langs een voorwerp stroomt.
Samenvatting
Iedere kracht heeft een grootte, richting, aangrijpingspunt en een werklijn. Je mag een kracht langs
zijn werklijn verschuiven. Het gevolg van de kracht blijft dan hetzelfde. Een voorwerp waarop 1 of
meerdere krachten werken kan vervormen, op zijn plaats blijven, van snelheid veranderen en/of van
richting veranderen.
Formule zwaartekracht: Fzw = m × g.
Formule veerkracht: Fveer = C × u.
Formule maximale schuifwrijvingskracht: F w,schuif,max = f × Fn.
Formule luchtweerstandskracht: Fw,lucht = ½p × Cw × A × v².
