H5 Constructies - samenvatting

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo g, t, mavo
• Leerjaar 4

Planning SE 405: H5 Constructies

KEUZE: Zelfstandig werken met werkblad óf instructie Herhaling H5

Herhaling H3 Krachten (3de jaar) + H5.2 Soorten krachten

H5.3 Samenstellen van krachten

H5.4 Ontbinden van krachten

H5.5 Krachten vergroten/verkleinen (Hefbomen, katrollen/takels) 

Schoolexamen: woensdag 11 maart t/m 13 maart

Kunnen we krachten zien?

Eigenschappen Krachten:

 *  Zijn niet zichtbaar
 *  De gevolgen zijn (soms) zichtbaar

Gevolgen van krachten:

•    Snelheid
•    Richting
•    Vormverandering  
•         => Tijdelijk (elastisch)
•         => Blijvend (plastisch)

Nettokracht: Fres

Nettokracht = Resultante kracht (wat er effectief overblijft)
De nettokracht is de "optelsom" van alle krachten!

In gelijke richting: 

• => Optellen

In tegengestelde richting: 

• => Van elkaar af halen

Zwaartekracht: Fz

F_z = m x g

F_z = Zwaartekracht (N)
m = massa (kg)
g = valversnelling (N/kg of m/s2) (binas!!)

LET OP!!! massa is GEEN gewicht

krachtenschaal

Zwaartekracht

Pijl tekenen:

• Begin: in het zwaartepunt
• Richting: naar beneden
  
• Grootte: hoe zwaarder hoe groter
• zwaartepunt = massamiddelpunt

Massamiddelpunt is niet altijd in het midden 

Krachten Samenstellen

Van twee of meer krachten 1 (netto) kracht maken

• krachten in dezelfde richting => tel je bij elkaar op
• Krachten in tegengestelde richting => haal je van elkaar af
• Maar wat doe je als ze niet in een andere richting staan??? 

Maak een parallellogram

1. Zie de vectoren als twee zijden v/d parallellogram
2. Maak de parallellogram met stippellijnen af (evenwijdig) 
3. Teken nu een pijl vanuit het aangrijpingspunt F1 en F2                                                     naar het punt waar de stippellijnen elkaar snijden
4. Dit is de resulterende kracht (netto-kracht)
5. De vector geeft de richting + grootte weer

De kop-staartmethode

1. Teken de vectoren één voor één 
2. Het begin van vector 2 laat je aansluiten op uiteinde van vector 1 
3. De richting en grootte blijft daarbij gelijk
4. Daarna doe je hetzelfde met de andere vectoren

Parallellogram-methode

1. Zie de vectoren als twee zijden v/d parallellogram
2. Maak de parallellogram met stippellijnen af (evenwijdig)
3. Teken nu een pijl vanuit het aangrijpingspunt F1 en F2 naar het punt waar de stippellijnen elkaar snijden
4. Dit is de resulterende kracht             (netto-kracht)
5. De vector geeft de richting + grootte weer

Kop-staart-methode

1. Teken de vectoren één voor één
   
2. Het begin van vector 2 laat je aansluiten op uiteinde van vector 1
   
3. De richting en grootte blijft daarbij gelijk
   
4. Daarna doe je hetzelfde met de andere vectoren

Onthouden en Toepassen

Spankracht in constructies

• De spankracht is de kracht in een touw                              of ketting wanneer spanning op staat.
  
• Spankracht komt voor in een hangbrug 
• Of bij de handboog (F1 en F2 zijn spankrachten)

Krachten ontbinden

Dit is eigenlijk het omgekeerde van krachten samenstellen (H5.3) 

• Bij krachten samenstellen weet je de twee krachten                                               die samenwerken en bereken je de nettokracht.

• Bij krachten ontbinden weet je de nettokracht                                                      en wil je de twee samenwerkende krachten weten.
  

Krachten ontbinden

Je maakt dus weer een parallellogram! 

Hoe ontbinden van een kracht!

1. teken een evenwijdige stippellijn vanuit                                                                                      de kop van de nettokracht naar touw 1

2. teken een evenwijdige stippellijn vanuit 

       de kop van de nettokracht naar touw 2

=> Nu heb je een parallellogram gemaakt!

3. Teken nu de kracht op touw 1; dit is van het                                                                              aangrijpingspunt v/d boot naar stippellijn 

4. Teken nu de kracht op touw 2; dit is van het 

    aangrijpingspunt v/d boot naar stippellijn

   

Krachten samenstellen/ontbinden

• Bij krachten samenstellen weet je de twee krachten                                               die samenwerken en bereken je de nettokracht.

• Bij krachten ontbinden weet je de nettokracht                                                      en wil je de twee samenwerkende krachten weten.
  

• Bij beide maak je eerst een parallellogram door langs

       langs de touwen evenwijdige lijn te tekenen tot de 

       "kop" van de kracht            

Nut van de hefboom

• Door een hefboom kun je een grotere kracht uitoefenen op een voorwerp. 
• Door de verhouding in de hefboom hoef je met een lange arm maar weinig kracht te zetten, om bij de korte arm heel veel kracht te krijgen.

Momentenwet

• Als de korte arm 3x kleiner wordt => dan wordt de last 3x groter
• Hefboomregel; werkkracht x werkarm = lastkracht x lastarm 
• Formule:           M1 = M2
•                     F1 x L1 = F2 x L2   
• Uitwerking:  120 x 30 = F2 x 10
•                     3600 = F2 x 10
•                     3600 : 10  = F2
•                      360 N = F2
• Antwoord: De kracht aan de rechterkant is 360 Newton

0

Opg. 23 p. 51 werkboek (3GT)

Welke spierkracht is er nodig om de kruiwagen in evenwicht te houden?

1: Waar zit het draaipunt

• Bij het wiel

2: Wat is de lengte van de arm die bij de zwaartekracht v/d kruiwagen hoort?

• Lzwaartekracht = LA = 0,40 m

3: Wat is de lengte van de arm die bij de spierkracht hoort?

• Lspier = LA + LB = 0,40 + 0,80 = 1,20 m

4: Wat is de zwaartekracht v/d kruiwagen?

• Fz = m x g = 120 x 10 = 1200 N

5: Bereken de spierkracht die nodig is om de kruiwagen in evenwicht te houden. Gebruik de momentenwet/hefboomwet.

•               M1 = M2
•        Fz x Lz = Fspier x Lspier
• 1200 x 0,40 = Fs x 1,20  
•              480 = Fs x 1,20
•    480 : 1,20 = Fs     => Fs = 400 N

Gegevens:  

m = 120 kg

LA = 0,40 m

LB = 0,80 m

Katrollen en takels

Waarom een katrol?

• maakt tillen makkelijker 

Verschil Katrol en Takel?

• Een takel is een combinatie van                                           twee of meer katrollen 
• => kracht wordt verdeeld

De vaste katrol

Een vaste katrol zit VAST

Een vaste katrol draait de kracht om =>

• Richting veranderd én de
  
• grootte v/d kracht veranderd NIET
  

De losse katrol

• Einde touw zit vast!

• Een losse katrol maakt ons sterker.

• De last wordt verdeeld over het aantal touwen waaraan de katrol hangt.
  
  

Takel

Combinatie van twee of meer katrollen (vast en los)

Voordeel:

• De last wordt verdeeld over de touwen 

Nadeel:

• Wat je wint aan kracht verlies je aan afstand; Dus 1 meter omhoog => 2 meter touw inhalen

opg 13 (p.56) (3KGT)

Bekijk de afbeelding. 

Hoeveel keer vergroot de takel in de afbeelding de kracht?

• 4 touwen boven de haak =>
• de hijskracht wordt 4 keer kleiner dan de zwaartekracht (je wordt dus 4x sterker)

De takel op de foto heeft een blok met een massa van 20 kg. Je gebruikt deze takel om een voorwerp van 300 kg te takelen. Hiervoor is een kracht nodig van  ... ?

• m(totaal) = 320 kg => 
• Fz = m x g = 320 x 10 = 3200 N over 4 touwen => trekkracht = 3200 : 4 = 800 N

De takel hijst het blok 2 meter omhoog. Hiervoor moet je ... meter ketting worden binnengehaald.

• 4 touwen =>  2x 4 meter = 8 meter 

En nu aan de slag!

Lees H5.5 goed door (p. 144-151)

Maak H5.5 Begrijpen + beheersen

(opg. 3 t/m 13, p. 151-157)

Controleer jouw opgaven => van jouw fouten leer je