Natuurkunde Newton hoofdstuk 3 samenvatting
3.1 Voorkennis
Eigenschappen van moleculen:
• Ze verschillen in grootte maar zijn altijd te klein om te kunnen zien
• Ze verschillen in massa
• Ze trekken elkaar aan (soms sterk soms zwak)
• Ze bewegen tussen andere moleculen (gas) of ze trillen op een vaste plek (vaste stof)
• Hoe warmer het is des te sneller de moleculen bewegen
Moleculen zijn opgebouwd uit atomen (de elementen) Atomen bestaan uit een relatief zware
kern met daaromheen elektronen met een zéér kleine massa (te verwaarlozen)
Moleculen van een vloeistof trekken elkaar aan en blijven daarom bij elkaar. De moleculen
bewegen in een vloeistof wel. Als de vloeistof koud wordt gaan de moleculen steeds
langzamer bewegen. Als de beweging heel erg langzaam is door de lage temperatuur, blijven
ze op de plaats (trillen) en is de stof vast geworden.
Als de vloeistof warm wordt, gaan de moleculen harder bewegen. Aan het oppervlak van de
vloeistof wordt de snelheid groot genoeg om de molecuul los te laten komen van de
aantrekkingskracht van de andere vloeistofmoleculen en wordt het een gas.
Bij een gas zijn de moleculen los van elkaar en kunnen ze verspreiden door de hele ruimte. Ze
botsen tegen de muren en tegen elkaar, ze trekken elkaar niet meer aan.
Temperatuur meet je met een thermometer die gevuld is met kwik of alcohol. Het niveau van
de vloeistof geeft aan welke temperatuur het is.
In de natuurkunde rekenen we met de temperatuur in K (Kelvin). Deze is gebaseerd op het
absolute nulpunt (kouder bestaat niet) het absolute nulpunt is 0 K oftewel -273°C
, 3.2 Lichte en sterke materialen
De meeste materialen bestaan uit moleculen die weer bestaan uit twee of meer atomen.
In het deeltjesmodel hebben alle deeltjes (de moleculen en atomen) de volgende
eigenschappen:
• Ze zijn erg klein en alle atomen zijn ongeveer even groot. Moleculen zijn veel groter
maar nog te klein om te zien
• Er zijn zware en lichte atomen (wordt bepaald door de atoomkern)
• Ze trekken elkaar aan (soms sterk en soms zwak). De aantrekkende kracht van de
atomen in een molecuul zijn zeer groot.
• Deeltjes bewegen altijd.
De dichtheid van een stof geeft aan hoe groot de massa is van één kubieke meter van die stof.
𝑚 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 (𝑘𝑔)
𝜌= 𝑑𝑖𝑐ℎ𝑡ℎ𝑒𝑖𝑑 =
𝑉 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑚3 )
Als een atoom zwaar is wil dat niet zeggen dat hij groot is. Voorbeeld: 1 m³ ijzer is veel
zwaarder dan 1 m³ water, maar beide hebben ongeveer evenveel atomen (dus géén
moleculen)
Als een materiaal uitgerekt wordt gaan de deeltjes (moleculen of atomen) iets verder uit
elkaar.de kracht die hiervoor nodig is hangt af van de aantrekkingskracht tussen de deeltjes.
Als de kracht vervolgens weer weg is gaan de deeltjes weer terug naar hun oude positie. Het
materiaal komt weer terug in de oude vorm. Dit heet elastische vervorming. Voorbij een
kritische waarde, dit is het zogenaamde vloeigebied, is er sprake vaan blijvende of plastische
vervorming. De deeltjes kunnen dan niet meer terug naar hun oorspronkelijke plaats
De stevigheid van een materiaal wordt bepaald door de aantrekkingskracht van de deeltjes.
Spanning: hoeveelheid kracht op de oppervlakte van de dwarsdoorsnede:
𝐹 𝐾𝑟𝑎𝑐ℎ𝑡 (𝑁)
𝜎= 𝑆𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔 (𝑃𝑎 𝑜𝑓 𝑁 ∕ 𝑚2 ) =
𝐴 𝑂𝑝𝑝𝑒𝑟𝑣𝑙𝑎𝑘𝑡𝑒 𝑑𝑜𝑜𝑟𝑠𝑛𝑒𝑑𝑒 (𝑚2 )
Treksterkte: maximale spanning die het materiaal aankan zonder plastisch te vervormen (of
te breken). Het materiaal wordt vanaf die waarde dus blijvend vervormd.
∆𝑙 𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡𝑒 𝑣𝑒𝑟𝑠𝑐ℎ𝑖𝑙 (𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛 𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡𝑒−𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡𝑒 𝑛𝑎 𝑢𝑖𝑡𝑟𝑒𝑘𝑘𝑖𝑛𝑔)
𝜀= 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑒𝑣𝑒 𝑟𝑒𝑘 =
𝑙0 𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛 𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡𝑒
Elasticiteitsmodulus: De spanning die theoretisch nodig is om het materiaal een uitrekking te
geven van 100% (de relatieve rek is dus 100% oftewel het materiaal wordt 2x zo lang)
𝜎 𝑠𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔
𝐸= 𝐸𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑡𝑒𝑖𝑡𝑠𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑢𝑠 (𝑃𝑎 𝑜𝑓 𝑁 ∕ 𝑚2 ) =
𝜖 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑎𝑡𝑖𝑒𝑣𝑒 𝑟𝑒𝑘
3.1 Voorkennis
Eigenschappen van moleculen:
• Ze verschillen in grootte maar zijn altijd te klein om te kunnen zien
• Ze verschillen in massa
• Ze trekken elkaar aan (soms sterk soms zwak)
• Ze bewegen tussen andere moleculen (gas) of ze trillen op een vaste plek (vaste stof)
• Hoe warmer het is des te sneller de moleculen bewegen
Moleculen zijn opgebouwd uit atomen (de elementen) Atomen bestaan uit een relatief zware
kern met daaromheen elektronen met een zéér kleine massa (te verwaarlozen)
Moleculen van een vloeistof trekken elkaar aan en blijven daarom bij elkaar. De moleculen
bewegen in een vloeistof wel. Als de vloeistof koud wordt gaan de moleculen steeds
langzamer bewegen. Als de beweging heel erg langzaam is door de lage temperatuur, blijven
ze op de plaats (trillen) en is de stof vast geworden.
Als de vloeistof warm wordt, gaan de moleculen harder bewegen. Aan het oppervlak van de
vloeistof wordt de snelheid groot genoeg om de molecuul los te laten komen van de
aantrekkingskracht van de andere vloeistofmoleculen en wordt het een gas.
Bij een gas zijn de moleculen los van elkaar en kunnen ze verspreiden door de hele ruimte. Ze
botsen tegen de muren en tegen elkaar, ze trekken elkaar niet meer aan.
Temperatuur meet je met een thermometer die gevuld is met kwik of alcohol. Het niveau van
de vloeistof geeft aan welke temperatuur het is.
In de natuurkunde rekenen we met de temperatuur in K (Kelvin). Deze is gebaseerd op het
absolute nulpunt (kouder bestaat niet) het absolute nulpunt is 0 K oftewel -273°C
, 3.2 Lichte en sterke materialen
De meeste materialen bestaan uit moleculen die weer bestaan uit twee of meer atomen.
In het deeltjesmodel hebben alle deeltjes (de moleculen en atomen) de volgende
eigenschappen:
• Ze zijn erg klein en alle atomen zijn ongeveer even groot. Moleculen zijn veel groter
maar nog te klein om te zien
• Er zijn zware en lichte atomen (wordt bepaald door de atoomkern)
• Ze trekken elkaar aan (soms sterk en soms zwak). De aantrekkende kracht van de
atomen in een molecuul zijn zeer groot.
• Deeltjes bewegen altijd.
De dichtheid van een stof geeft aan hoe groot de massa is van één kubieke meter van die stof.
𝑚 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 (𝑘𝑔)
𝜌= 𝑑𝑖𝑐ℎ𝑡ℎ𝑒𝑖𝑑 =
𝑉 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑚3 )
Als een atoom zwaar is wil dat niet zeggen dat hij groot is. Voorbeeld: 1 m³ ijzer is veel
zwaarder dan 1 m³ water, maar beide hebben ongeveer evenveel atomen (dus géén
moleculen)
Als een materiaal uitgerekt wordt gaan de deeltjes (moleculen of atomen) iets verder uit
elkaar.de kracht die hiervoor nodig is hangt af van de aantrekkingskracht tussen de deeltjes.
Als de kracht vervolgens weer weg is gaan de deeltjes weer terug naar hun oude positie. Het
materiaal komt weer terug in de oude vorm. Dit heet elastische vervorming. Voorbij een
kritische waarde, dit is het zogenaamde vloeigebied, is er sprake vaan blijvende of plastische
vervorming. De deeltjes kunnen dan niet meer terug naar hun oorspronkelijke plaats
De stevigheid van een materiaal wordt bepaald door de aantrekkingskracht van de deeltjes.
Spanning: hoeveelheid kracht op de oppervlakte van de dwarsdoorsnede:
𝐹 𝐾𝑟𝑎𝑐ℎ𝑡 (𝑁)
𝜎= 𝑆𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔 (𝑃𝑎 𝑜𝑓 𝑁 ∕ 𝑚2 ) =
𝐴 𝑂𝑝𝑝𝑒𝑟𝑣𝑙𝑎𝑘𝑡𝑒 𝑑𝑜𝑜𝑟𝑠𝑛𝑒𝑑𝑒 (𝑚2 )
Treksterkte: maximale spanning die het materiaal aankan zonder plastisch te vervormen (of
te breken). Het materiaal wordt vanaf die waarde dus blijvend vervormd.
∆𝑙 𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡𝑒 𝑣𝑒𝑟𝑠𝑐ℎ𝑖𝑙 (𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛 𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡𝑒−𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡𝑒 𝑛𝑎 𝑢𝑖𝑡𝑟𝑒𝑘𝑘𝑖𝑛𝑔)
𝜀= 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑒𝑣𝑒 𝑟𝑒𝑘 =
𝑙0 𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛 𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡𝑒
Elasticiteitsmodulus: De spanning die theoretisch nodig is om het materiaal een uitrekking te
geven van 100% (de relatieve rek is dus 100% oftewel het materiaal wordt 2x zo lang)
𝜎 𝑠𝑝𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔
𝐸= 𝐸𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑡𝑒𝑖𝑡𝑠𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑢𝑠 (𝑃𝑎 𝑜𝑓 𝑁 ∕ 𝑚2 ) =
𝜖 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑎𝑡𝑖𝑒𝑣𝑒 𝑟𝑒𝑘
