Les 3

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo b
• Leerjaar 4

Hoofdstuk 10 Werktuigen

10.3 Hefbomen

Onthoud

• Elke hefboom heeft een draaipunt, een werkarm en een lastarm.

• Met een hefboom kun je de kracht vergroten.

• Op de werkarm (de lange arm) werkt een kleine kracht.

• Op de lastarm (de korte arm) werkt een grote kracht.

• Je kunt de krachtvergroting van een hefboom berekenen met de formule:

krachtvergroting = werkarm : lastarm

• De last kun je berekenen met de formule:

last = werkkracht × krachtvergroting

• Er zijn verschillende soorten hefbomen:

– enkele hefbomen;

– dubbele hefbomen;

– hefbomen met het draaipunt aan het uiteinde.

leerdoelen

paragraaf 4 : katrollen en takels

10.4.1 Je kunt het verschil tussen een vaste katrol en een losse katrol beschrijven.

10.4.2 Je kunt vaste en losse katrollen herkennen in toepassingen.

10.4.3 Je kunt uitleggen hoe de kracht bij een takel wordt verminderd.

10.4.4 Je kunt berekenen hoeveel touw je bij een takel moet inhalen.

vaste katrol

Een katrol is een platte schijf met een groef waar een touw of een kabel in ligt. 

De katrol zit vast en kan niet op en neer bewegen.

De grootte van de kracht verandert niet, maar de richting van de kracht wel

losse katrol

Een losse katrol beweegt op en neer.

Eén eind van het touw zit vast. Aan het andere eind moet je trekken om de katrol omhoog te bewegen. 

Met een losse katrol heb je de helft van de kracht nodig om een last op te tillen.

 Dat komt doordat de zwaartekracht op het gewicht wordt verdeeld over twee stukken touw.

takels

Een losse katrol is niet altijd handig in gebruik. Je moet boven de last staan en de last omhoogtrekken. 

Meestal is het handiger om onder de last te staan. Daarvoor gebruik je een combinatie van een vaste en een losse katrol.

 Dit werktuig heet een takel.

takels

De kist weegt 60 kg dus heeft een zwaartekracht van 600 N.

omdat je een losse katrol gebruikt heb je maar de helft nodig om hem omhoog te krijgen.

Je hebt dus maar 300 N nodig. (spierkracht Fs)

takels

Als je de kist 4 m omhoog wilt takelen, moet je 2 × 4 = 8 m touw naar je toe trekken. 

Je hebt dus de helft van de kracht nodig, maar je moet wel 2× zo veel touw inhalen.

takels

Er zijn ook takels met meer dan twee katrollen. 

 De kist hangt nu aan drie touwen.

 Daardoor verdeelt de kracht zich over drie touwen. 

Je hebt nu 200 N nodig om de kist te tillen. 

Je moet nu wel 3× zo veel touw binnenhalen. 

Voor een hijsafstand van 4 m moet je nu 3 × 4 = 12 m touw binnenhalen.

voor takels geldt dus

Als een voorwerp aan 2 stukken touw hangt, heb je 2× zo weinig kracht nodig, maar moet je wel 2× zo veel touw inhalen.

Als een voorwerp aan 3 stukken touw hangt, heb je 3× zo weinig kracht nodig, maar moet je wel 3× zo veel touw inhalen.

Enzovoort.

opdrachten maken

opdracht 1 t/m 11

 (BLZ 55 t/m 64)

leerdoelen

paragraaf 5 : druk

10.5.1 Je kunt beschrijven hoe de druk op een ondergrond verandert als de kracht van grootte verandert.

10.5.2 Je kunt beschrijven hoe de druk op een ondergrond verandert als de oppervlakte van grootte verandert.

10.5.3 Je kunt de druk berekenen van een voorwerp op een ondergrond.

gewicht verdelen

Op een platte zool wordt gewicht verdeeld.

Met een hak komt al het gewicht op de hak te staan.

Het doet daarom meer pijn als iemand met een hak op je voet staat dan met een platte zool.

We noemen dit de druk die uit oefent.

oppervlakte

Iemand met een hakken aan zou gelijk in het zand wegzakken 

maar deze tank niet omdat hij een groter oppervlakte heeft met de aanraking op de grond.

Zijn druk wordt verdeeld. 

De druk is dan kleiner.

kracht verdelen

Je kan druk uitrekenen met de volgende formule

druk=kracht : oppervlakte

druk is in pascal (Pa)

gegevens verzamelen

l=7,5 cm

b= 5,6 cm

h= 18 cm

m= 2,1 kg

oppervlakte= l x b = 7,5 x 5,6 = 42 cm2

oppervlakte= 42 cm2

fz=m x 10

m= 2,1 

2,1 x 10=21 N

druk = kracht : oppervlakte

21:42= 0,5 N/cm2 (of Pa)

opdrachten maken

opdracht 1 t/m 14

 (BLZ 67 t/m 74)

Onthoud

• Een vaste katrol verandert alleen de richting van een kracht.

• De kracht die je nodig hebt om een voorwerp te tillen, blijft hetzelfde.

• Bij een losse katrol heb je de helft van de kracht nodig om een voorwerp te tillen.

• Een takel is een combinatie van losse en vaste katrollen.

• Bij een takel gelden de volgende regels:

– Wil je een voorwerp optillen dat aan twee stukken touw hangt? Dan heb je 2× zo weinig kracht nodig, maar moet je wel 2× zo veel touw inhalen.

– Wil je een voorwerp optillen dat aan drie stukken touw hangt? Dan heb je 3× zo weinig kracht nodig, maar moet je wel 3× zo veel touw inhalen.

– Enzovoort.