Samenvatting Natuurkunde behorend bij cursus Natuur, Leven en Techniek

Natuur, leven en techniek: Natuurkunde
College 1: beweging en Newton

Natuurkunde is erg precies, zo zijn er ook veel verschillende meeteenheden om bepaalde dingen aan
te geven. Denk hierbij aan gewicht, afstand en tjd.
‘secondary units’ van meeteenheden:
Kwantteit: Formulering: De samenstelling van De afortng:
de eenheid:
velocity  snelheid distance m -
met richtng time s
Acceleraton  velocity m -
versnelling time m s m
= = per s
s2 s s
Force  kracht F=m∗a kg∗m Newton (N)
s2
Work/energy  werk/ W =F∗d kg∗m 2 Joule (J = N*m)
energie s
2


Power  vermogen energy kg∗m2 /s 3 Watt (W=J/s)
time
Frequency  cycles 1 Hertz (Hz)
frequente second s
Pressure  druk force kg 2 Pascals (Pa=N/m2)
∗s
area m

Elektrische meeteenheden:
Kwantteit Formulering De eenheid De afortng
Charge  lading / Coulombs C
Current  stroming charge C Amps (A)
time s
Voltage  voltage V =I ∗R V Volts (V)
Resistance  V volts Ohms (Ω)
R=
weerstand I amps
Power  vermogen 2 V2 volt−amps Watts (W=J/s)
P=V ∗I =I ∗R=
R
Electric feld  voltage V -
elektrisch veld distance m

Dit is de basis van de natuurkunde, als je deze formules begrijpt en kent dan snap je al een groot deel
van de natuurkunde.

Massa (mass) en traagheid (inerta):
Massa wil zeggen hoe moeilijk het is om iets in beweging te krijgen, dit gaat samen met de traagheid
van dit iets. Bij de vraag hoe moeilijk het is om iets in beweging te krijgen is het handig om te weten
of iets zwaar is (veel protonen en neutronen per atoom) of licht  het gewicht. Dit staat weer in
verband met de zwaartekracht.



1

,Meneer Newton was een belangrijk fguur in de natuurkunde, waarbij hij een aantal wetten
opschreef die tot op de dag van vandaag nog steeds van toepassing zijn. Dit zijn Newton’s wetten van
beweging:
- Eerste wet van beweging: een object dat in beweging is, blijf in beweging totdat er op dit
object wordt gereageerd door een buiten het object staande kracht.
Hierbij zie je dus dat beweging relatef is. Het is altjd vanaf een beginpunt naar een eindpunt
aan het bewegen. Daarbij is het ook belangrijk om te weten in welke richtng het object
beweegt, ofewel er is sprake van een ‘vector’ bij beweging.




Om beweging te kunnen beschrijven heb je verschillende meeteenheden nodig, hierbij horen: speed,
velocity en acceleraton. Hierbij wordt de gemiddelde velocity toch anders berekent dan je eerst zou
denken. De gemiddelde velocity is namelijk niet de afstand/tjd, maar juist de verplaatsing/tjd.
Hierbij is verplaatsing iets anders dan de afstand.
Omdat de verplaatsing met een vector is, ofewel een richtng aangeef, zal de gemiddelde velocity
ook met een vector zijn (de pijl op de ‘D’ en de ‘v’).
Verder kwam men al voor de christelijke jaartelling erachter dat versnelling gaat, naarmate de helling
waarover het object naar beneden rolt, steiler is. Dit is naar het onderzoek van meneer Galileo.
Hierbij maakte de massa van het object niet uit.
De formule voor een versnelling bij een helling (beweging op een lineair vlak) werd daarbij:
v−v 0
a=
t
‘v’ is hierbij dus velocity en ‘a’ dus acceleraton (en ‘t’ voor tme). Wanneer de initile versnelling nul
is, dan kan je de formule vervoegen tot v=a∗t .
Wanneer je een vrije val maakt, heb je met versnelling alleen nog weerstand van de lucht (en dus
niet meer van het oppervlak waar normaal het object over heen zou gaan). Door deze
m
luchtweerstand is de accelerate van een object g=9,8 . waarbij de afstand van een object bij een
s2
vrije val door de volgende formule wordt weergeven: d=0,5 g∗t 2, deze formule gezamenlijk met de
g=… formule krijgen we dan  d=4,9 t 2 .

Newton’s tweede wet van beweging:


2

, Deze betref waneer deze buiten het object staande kracht (force) er wel is, die dus het object laat
stoppen met bewegen of wil laten stoppen met bewegen. Voor deze wet geldt de volgende formule:
F=m∗a. Laten we even wat voorbeelden nemen wat kracht nou is:
- Zwaartekracht duwt kracht naar beneden (op je lichaam bijvoorbeeld)
- Een stoel waarop je zit duwt kracht naar boven, om je dus te kunnen laten zitten.
Er zijn dus buitengaande krachten die kracht uitoefenen op een bepaald object.
Bij de tweede wet van Newton hoort ook weer accelerate. Wat uitgebreider gezien is accelerate een
verandering in snelheid of in richtng, ofewel een verandering in velocity.
Zoals ook in de formule te zien is, is er een nauw verband tussen accelerate en (netto) kracht. Hierbij
is netto kracht de overheersende kracht die hierdoor de richtng aangeef waar het object naartoe
beweegt. Ter illustrate:
nog een voorbeeld: wanneer je
een bank duwt kan het zijn dat
de wrijving van de bank met de
vloer net zo sterk is als de
kracht die jij zet om de bank te
verzetten  geen netto kracht
en dus ook geen beweging.




Verder is ook in de formule te zien dat massa ook in nauw verband staat met de accelerate van een


object. Zo accelereert een object met een kleine massa snel, terwijl een object met een grote massa
juist langzaam accelereert.

Newton’s derde bewegingswet:




3