4.3 Kracht, massa en versnelling

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

4.3 Kracht, massa en versnelling

Lesdoelen:

4.3.1 Je kunt het begrip traagheid uitleggen.

4.3.2 Je kunt berekeningen maken met de tweede wet van Newton: F = m ∙ a

4.3.3 Je kunt de remkracht op een voertuig berekenen door gebruik te maken van de vertraging.

Introductie

Als een vrachtwagen zwaarbeladen is, komt hij maar langzaam op gang. Hoe groter de massa van de lading, des te kleiner is de versnelling als de chauffeur in alle gevallen evenveel gas geeft. Hetzelfde merk je als je probeert weg te rijden terwijl er iemand achterop je fiets zit: het optrekken tot de gewenste snelheid duurt dan veel langer.

Traagheid

Een voorwerp met een grote massa heeft een grote traagheid. Er is een grote resultante nodig om de snelheid of de bewegingsrichting merkbaar te beïnvloeden.

 

Tweede wet van Newton

De tweede wet van Newton legt een verband tussen:

_{Resultante kracht , massa en versnelling}

F​res​​=m⋅a

F_res  =    resultante kracht    (N)

m       =    massa                           (kg)

a         =    versnelling                 (m/s²)

F​res​​=m⋅a

Uit Fres (1)= m(1) x a(1) volgt:

1N is gelijk aan de resultante kracht die 1 kg 

een versnelling van 1 m/s² geeft.

Voorbeeldopdracht 2

In figuur 3 zie je een auto en een motor naast elkaar staan. De massa van de auto (inclusief de bestuurder) is 900 kg, die van de motor is 300 kg. Als de voorrangsweg vrij is, trekken de auto en de motor beide op. Op beide voertuigen werkt daarbij een resultante van 1,8 kN.

Bereken de versnelling van beide voertuigen.

De remkracht berekenen

Met de formule F = m ∙ a kun je de resultante op een remmend voertuig berekenen. De letter a staat in dit geval voor de remvertraging (de snelheidsafname per seconde). De letter F staat voor de resultante. In dit geval is de resultante de totale remkracht die op het voertuig wordt uitgeoefend.

Een auto heeft een massa van 1300 kg. De remmen moeten voldoende remkracht kunnen leveren voor een remvertraging van minstens 5,2 m/s2 (figuur 4).

Bereken hoe groot de remkracht minstens moet zijn.