HAVO Oefentoets Hoofdstuk Kracht

Hoofdstuk Kracht

In deze oefentoets worden twee hoofdopgaven en twee meerkeuzevragen gegeven.

Let op A.L.L.E.S.:

Antwoord, Leesbaar, Logisch, Eenheid, Significantie

LET OP: niet alle onderwerpen die behandeld zijn, staan in deze oefentoets vermeld.

1 / 22

Slide 1: Slide

NatuurkundeMiddelbare schoolhavo, vwoLeerjaar 4

This lesson contains 22 slides, with interactive quizzes and text slides.

Lesson duration is: 45 min

Items in this lesson

Hoofdstuk Kracht

In deze oefentoets worden twee hoofdopgaven en twee meerkeuzevragen gegeven.

Let op A.L.L.E.S.:

Antwoord, Leesbaar, Logisch, Eenheid, Significantie

LET OP: niet alle onderwerpen die behandeld zijn, staan in deze oefentoets vermeld.

Slide 1 - Slide

Katapult

Een katapult is een vorkvormig

stuk hout waaraan een elastiek

is bevestigd, zie figuur 1.

Door het elastiek te spannen

tussen A en B en dan los te

laten kan een steen worden

weggeschoten.

In figuur 2 is een bovenaanzicht getekend van het gespannen elastiek. De stippellijn geeft het elastiek weer in ontspannen toestand tussen punten A en B. De afstand waarover het midden van het elastiek wordt uitgerekt door de trekkracht F_trek, is de uitrekking u.

De afstand CD is 5,5 cm en de afstanden AC & BC zijn elk 5,2 cm. De stippellijn 'elastiek' hoef je niet te tekenen.

1. Als de F_trek = 100 N bedraagt, wat is dan de spankracht in

het gespannen elastiek?

2. Beschouw het elastiek van de katapult als een

springveer.
Wat is de veerconstante C wanneer de

uitrekking u = 12 cm bedraagt?

3. Stel dat de trekkracht 250 N zou zijn, hoever zal het
elastiek van de katapult uitrekken?

^{Figuur 1}

^{Figuur 2}

Slide 2 - Slide

Katapult

Een katapult is een vorkvormig

stuk hout waaraan een elastiek

is bevestigd, zie figuur 1.

Door het elastiek te spannen

tussen A en B en dan los te

laten kan een steen worden

weggeschoten.

1. Als de F_trek = 100 N bedraagt, wat is dan de spankracht in

het gespannen elastiek tussen A en C?

Beschouw het elastiek van de katapult als een springveer.

2. Wat is de veerconstante C wanneer de uitrekking

u = 12 cm bedraagt?

3. Stel dat de trekkracht 250 N zou zijn, hoever zal het
elastiek van de katapult uitrekken?

^{Figuur 1}

^{Figuur 2}

Slide 3 - Slide

Antwoord Opgave 1

1. Als de F_trek = 100 N bedraagt, wat is dan de spankracht
in het gespannen elastiek?

Zie de afbeelding hieronder. Eerst teken je een even lange krachtpijl die net zo lang is als F_trek, in de tegengestelde

richting, dit is de resulterende kracht van de twee spankrachten.

Van daaruit teken je een parallellogram. Waar de F_span en de stippellijn van het parallellogram elkaar snijden, is de kop van de F_span krachtpijl.

Nu kan je schaal toepassen:

De schaal pas je toe door de krachtpijl van
F_trek= 100 N op te meten. Die heeft een lengte van 8,4 cm, dus is je schaal: 1 cm = 11,90 N.

Stel dat je voor de F_span (tot waar de stippellijn van het parallellogram en de krachtpijl elkaar snijden) 6,0 cm meet, dan is de F_span = 6,0 x 11,90 N = 71 N.

Slide 4 - Slide

Antwoord Opgave 2 & 3

2. Beschouw het elastiek van de katapult als een

springveer. Wat is de veerconstante C wanneer de

uitrekking u = 12 cm bedraagt?

u = 12 cm = 12·10^-2 m F_trek = 100 N C = ?

3. Stel dat de trekkracht 250 N zou zijn, hoever zal het

elastiek van de katapult uitrekken?

C = 8,3·10² N/m F_trek = 250 N u = ?

F^{​ v ​ ​} = C u

\to C = \frac{​ F ^{​ v ​ ​} ​ ​}{​ u ​}

\to C = \frac{​ F ^{​ t r e k ​ ​} ​ ​}{​ u ​} = \frac{​ 1 0 0 ​ ​}{​ 1 2 \cdot 1 0 ^{​ - 2 ​ ​} ​}

F^{​ v ​ ​} = C u

\to u = \frac{​ F ^{​ v ​ ​} ​ ​}{​ C ​}

\to u = \frac{​ F ^{​ v ​ ​} ​ ​}{​ C ​} = \frac{​ F ^{​ t r e k ​ ​} ​ ​}{​ C ​} = \frac{​ 2 5 0 ​ ​}{​ 8 , 3 . . . \cdot 1 0 ^{​ 2 ​ ​} ​}

\to C = 8, 3 \cdot 1 0^{​ 2 ​ ​} N \cdot m^{​ - 1 ​ ​}

\to u = 0, 30 m

Slide 5 - Slide

Rijst

Op het platteland van sommige Zuid-Aziatische landen worden af en toe nog draagstokken gebruikt voor transport.

Zie figuur 2.

Een vrouw draagt met zo’n draagstok twee manden: in de linker mand zit een

klein kindje, in de

rechtermand liggen

rijstplanten.

De massa van de

linkermand en het

kindje samen is

15 kg.

4. Bepaal de massa van de mand met rijstplanten met behulp van figuur 2. Verwaarloos de kracht die de vrouw met haar rechterhand op de draagstok uitoefent.

In werkelijkheid oefent de vrouw een kleine kracht op de draagstok uit, verticaal omlaag.

5. Beredeneer of de in vraag 4 bepaalde massa van de mand met rijstplanten hierdoor groter of kleiner moet zijn.

^{Figuur 2}

Slide 6 - Slide

Antwoord Opgave 4

Als de draagstok in evenwicht is, geldt de hefboomwet:

Met de R van Rechtermand en L van Linkermand.

Om deze hefboomwet te kunnen gebruiken om de massa van de mand te bepalen, moet eerst de zwaartekracht die het kind met z'n mandje veroorzaakt worden uitgerekend:

Omdat we niet de werkelijke afstanden hebben, kunnen we wel afstanden zoals ze in de figuur zelf staan gebruiken.

Afhankelijk van of de figuur op een iPad, computer of een A4tje worden afgebeeld, krijg je verschillende lengtes van de armen. Maar de verhoudingen tussen de armen moeten wel kloppen.

Uitgaande van dat het

draaipunt op de rechter-

schouder van de dame in

kwestie aanwezig is, is de

arm van de schouder tot de

mand met het kind 2,5 cm.

De arm van de schouder tot

de mand met rijst is 4,9 cm.

Dat betekent dat de zwaartekracht van de rijstmand uitgerekend kan worden door middel van:

En de massa van de mand is dan:

F^{​ R ​ ​} \cdot r^{​ R ​ ​} = F^{​ L ​ ​} \cdot r^{​ L ​ ​}

F^{​ z ​ ​} = m \cdot g = 15 \cdot 9, 81 = 147, 15 N

F^{​ L ​ ​} = \frac{​ F ^{​ R ​ ​} \cdot r ^{​ R ​ ​} ​ ​}{​ r ^{​ L ​ ​} ​} = \frac{​ 1 4 7 , 1 5 \cdot 2 , 5 ​ ​}{​ 4 , 9 ​} = 75 N

m = \frac{​ F ^{​ z ​ ​} ​ ​}{​ g ​} = \frac{​ 7 5 , 0 7 . . . ​ ​}{​ 9 , 8 1 ​} = 7, 7 k g

Slide 7 - Slide

Antwoord Opgave 5

5. Als de vrouw een kracht uitoefent aan de rechterkant van de draagstok, komt er dus een extra kracht bij naar beneden toe werkt. De kracht wordt dus aan de rechterkant groter.

Als we naar dezelfde rechterkracht kijken en dezelfde armen aanhouden, kunnen we weer naar dezelfde formule kijken:

Wanneer de rechterkracht F_R groter wordt, wordt de linkerkracht F_L ook groter.

Dus is de massa die de vrouw kan dragen ook groter aan de linkerkant wanneer ze een kracht uitoefent.

F^{​ L ​ ​} = \frac{​ F ^{​ R ​ ​} \cdot r ^{​ R ​ ​} ​ ​}{​ r ^{​ L ​ ​} ​}

Slide 8 - Slide

Schip uit koers (1/3)

In 2017 liep een groot containerschip op de oever van de Schelde.

Een onderzoeker deed onderzoek naar dit ongeluk. Hij zag dat het schip over een afstand van 50% van zijn lengte op de oever was geschoven. Zie figuur 3.

Er werden duwboten ingezet om het schip los te duwen van de oever. Zie figuur 4. De duwboten duwden eerst het schip aan de achterkant opzij.

Het schip is hierbij als hefboom te beschouwen. Om 19.00 uur begonnen de duwboten te duwen, het schip lag toen nog stil. Een paar minuten later begon het schip om een punt te draaien dat met D is aangegeven.

^{Figuur 3}

^{Figuur 4}

Slide 9 - Slide

Schip uit koers (2/3)

Op de uitwerkbijlage is de situatie van 19.00 uur, zoals getekend in figuur 3, vergroot weergegeven. In de figuren op de uitwerkbijlage zijn het aangrijpingspunt W van de wrijvingskracht F_w en het aangrijpingspunt B

van de totale duwkracht F_duwboten weergegeven.

6. Voer de volgende opdrachten uit:

- Neem de figuren uit de uitwerkbijlage over in je schrift. Teken in de figuren op de uitwerkbijlage de armen van F_w en F_duwboten.

- Leg met behulp van de hefboomwet uit of om 19.00 uur de totale duwkracht F_duwboten groter was dan F_w, kleiner was dan F_w of even groot was als F_w.

UITWERKBIJLAGE

Slide 10 - Slide

Schip uit koers (3/3)

Om het schip los te duwen, moesten de duwboten de wrijvingskracht tussen het schip en de oever overwinnen. Deze wrijvingskracht is evenredig met de normaalkracht van de oever op het schip.

Behalve de normaalkracht werkte er ook een opwaartse kracht van het water op het schip. Zie schematisch en niet op schaal weergege-

ven in figuur 5.

Hoe dieper een schip

in het water ligt, hoe

groter deze

opwaartse kracht is.

Tijdens opkomende vloed (hoogwater) begon het water in de Schelde te stijgen. Op de uitwerkbijlage staat een tabel.

7. Omcirkel in de tabel wat er gebeurde tijdens het stijgen van het water.

UITWERKBIJLAGE

^{Figuur 5}

Slide 11 - Slide

Antwoord Opgave 6

6. - Zie figuur hieronder. De arm wordt altijd loodrecht op de kracht getekend.

- In figuur 4 is te zien dat om 19:00 het schip in beweging komt en dus geldt de helfboomwet met de d voor duwboten en de w voor wrijving.

Dit betekent dat:

Met opgemeten armen in cm:

Dit betekent dat de kracht die de duwboten leveren 0,42 keer kleiner is dan de grootte van de wrijvingskracht.

Dus F_duwboten < F_w

F^{​ d ​ ​} \cdot r^{​ d ​ ​} = F^{​ w ​ ​} \cdot r^{​ w ​ ​}

F^{​ d ​ ​} = \frac{​ F ^{​ w ​ ​} \cdot r ^{​ w ​ ​} ​ ​}{​ r ^{​ d ​ ​} ​}

F^{​ d ​ ​} = \frac{​ F ^{​ w ​ ​} \cdot r ^{​ w ​ ​} ​ ​}{​ r ^{​ d ​ ​} ​} = \frac{​ F ^{​ w ​ ​} \cdot 5 , 6 ​ ​}{​ 1 3 , 4 ​} = F^{​ w ​ ​} \cdot 0, 42

Slide 12 - Slide

Antwoord Opgave 7

7. De zwaartekracht op het schip hangt alleen af van de massa van het schip en de lading. Deze veranderden niet door het stijgen van het water: De zwaartekracht bleef gelijk.

De normaalkracht en de opwaartse kracht zijn samen steeds even groot als de zwaartekracht. Als het water stijgt komt een groter gedeelte van de scheepsromp onder water te staan en stijgt de opwaartse kracht. De normaalkracht hoeft hierdoor minder groot te zijn om de zwaartekracht te compenseren. De normaalkracht werd kleiner.

De schuifweerstandskracht van een stilliggend voorwerp hangt af van de normaalkracht. Als de normaalkracht kleiner wordt, wordt ook de schuifweerstandskracht kleiner en is er ook minder kracht nodig om het schip los te trekken. De kracht die de duwboten moesten uitoefenen om de wrijvingskracht te overwinnen werd kleiner.

Slide 13 - Slide

Glijuuuuuh

In een pretpark is een glijbaan neergezet die onder een extra hoge hoek staat. Samira wil het een keer proberen en glijdt met constante snelheid van de glijbaan af, zie afbeelding hiernaast. Je mag in deze opgave luchtwrijvingskracht verwaarlozen.

4. De zwaartekracht op Samira is 600 N. Bereken haar massa.

5. Ontbind de zwaartekracht in een component loodrecht op
de helling en een component parallel aan de helling en
bepaal aan de hand hiervan waarden van deze
componenten m.b.v. schaal.

6. Construeer hierbij ook de normaalkracht en de
schuifwrijvingskrachten en bereken de waarden van deze

krachten.

7. Stel dat de zwaartekrachtcomponent parallel aan de helling
anderhalf keer zo groot zal zijn. Bereken de resulterende
kracht.

8. Bereken de versnelling van Samira.

Slide 14 - Slide

Antwoord opgave 4 & 5

4. De zwaartekracht op Samira is 600 N. Bereken haar massa.

5. Ontbind de zwaartekracht in een component loodrecht op

de helling en een component parallel aan de helling en

bepaal aan de hand hiervan waarden van deze

componenten m.b.v. schaal.

De ontbinding van de zwaartekracht is in de afbeelding hiernaast weergegeven. Als je voor de 600 N een lengte van 8,9 cm meet, dan is de waarde van F_{z, ∥}, met zijn 5,6 cm, gelijk aan 378 N. Daaruit volgt dat de waarde van F_{z, ⊥} met een lengte van 6,9 cm, 465 N bedraagt.

F^{​ z ​ ​} = m g \to m = \frac{​ F ^{​ z ​ ​} ​ ​}{​ g ​}

\to m = \frac{​ 6 0 0 ​ ​}{​ 9 , 8 1 ​} = 61, 2 k g

Slide 15 - Slide

Antwoord opgave 6 t/m 8

6. Construeer hierbij ook de
normaalkracht en de

schuifwrijvingskracht en
bereken de waarden van
deze krachten.

Zie afbeelding hiernaast
voor constructie.

Normaalkracht: Schuifwrijvingskracht:

7. Stel dat de zwaartekrachtcomponent parallel aan de helling

anderhalf keer zo groot zal zijn. Bereken de resulterende

kracht.

8. Bereken de versnelling van Samira.

\to F^{​ N ​ ​} - F^{​ z, ⊥ ​ ​} = 0

F^{​ r e s ​ ​} = 0 N

\to F^{​ N ​ ​} = F^{​ z, ⊥ ​ ​}

\to F^{​ N ​ ​} = 465 N

F^{​ r e s ​ ​} = 0 N

\to F^{​ w, s c h u i f ​ ​} - F^{​ z, ∥ ​ ​} = 0

\to F^{​ w, s c h u i f ​ ​} = F^{​ z, ∥ ​ ​}

\to F^{​ w, s c h u i f ​ ​} = 378 N

F^{​ r e s ​ ​} = 1, 5 \cdot F^{​ z, ∥ ​ ​} - F^{​ w, s c h u i f ​ ​}

\to F^{​ r e s ​ ​} = 1, 5 \cdot 378 - 378

F^{​ r e s ​ ​} = m a

\to a = \frac{​ F ^{​ r e s ​ ​} ​ ​}{​ m ​}

\to F^{​ r e s ​ ​} = 189 N

\to a = \frac{​ 1 8 9 ​ ​}{​ 6 1 , 2 ​} = 3, 09 m \cdot s^{​ - 2 ​ ​}

Slide 16 - Slide

Speeltuin

Eddy (65 kg) zit met zijn kleine zusje Bianca (17 kg) in de speeltuin op een wip. Bianca zit op een afstand van 2,5 m vanaf het draaipunt van de wip. Om ervoor te zorgen dat de wip in evenwicht is moet Eddy dichterbij het draaipunt zitten dan Bianca.

9. Bereken met de hefboomwet op welke afstand van het
draaipunt Eddy moet gaan zitten.

Slide 17 - Slide

Antwoord opgave 9

9. Bereken met de hefboomwet op welke afstand van het

draaipunt Eddy moet gaan zitten.

m_Eddy = 65 kg m_Bianca = 17 kg r_Bianca = 2,5 m

M^{​ E d d y ​ ​} = M^{​ B i a n c a ​ ​}

\to F^{​ z, E d d y ​ ​} \cdot r^{​ E d d y ​ ​} = F^{​ z, B i a n c a ​ ​} \cdot r^{​ B i a n c a ​ ​}

\to r^{​ E d d y ​ ​} = \frac{​ F ^{​ z, B i a n c a ​ ​} \cdot r ^{​ B i a n c a ​ ​} ​ ​}{​ F ^{​ z, E d d y ​ ​} ​}

\to r^{​ E d d y ​ ​} = \frac{​ m ^{​ B i a n c a ​ ​} \cdot g \cdot r ^{​ B i a n c a ​ ​} ​ ​}{​ m ^{​ z, E d d y ​ ​} \cdot g ​}

\to r^{​ E d d y ​ ​} = \frac{​ m ^{​ B i a n c a ​ ​} \cdot r ^{​ B i a n c a ​ ​} ​ ​}{​ m ^{​ z, E d d y ​ ​} ​}

\to r^{​ E d d y ​ ​} = \frac{​ 1 7 \cdot 2 , 5 ​ ​}{​ 6 5 ​}

\to r^{​ E d d y ​ ​} = 0, 65 m

Slide 18 - Slide

Opgave 8

Ilse beschikt over twee verschillende veren A en B en hangt aan elke veer een blokje. De blokjes hebben hetzelfde volume, maar de dichtheid van de blokjes is verschillend. Beide veren krijgen dezelfde uitrekking.

Welke bewering is juist?

De veer, waar het blokje met de grootste dichtheid aan hangt, heeft de kleinste veerconstante.

De veer, waar het blokje met de grootste dichtheid aan hangt, heeft de grootste veerconstante.

Beide veren hebben een even grote veerconstante.

Slide 19 - Quiz

Antwoord Opgave 8

Welke bewering is juist?

Blokjes hebben hetzelfde volume, maar andere dichtheden, dus de massa's verschillen van elkaar. De veren verschillen, dus zijn de veerconstantes van de veren ook verschillend. Uit deze informatie kan je al concluderen dat antwoord C niet klopt.

De grootste dichtheid betekent dat er meer massa per volume in het blokje zit. Dus "het blokje met de grootste dichtheid" heeft de grootste massa.

Uit de formule F_v = C·u weten we dat bij een massaveersysteem de zwaartekracht gelijk is aan de veerkracht wanneer het blokje niet heen en weer trilt, en dus in balans is: F_v = F_z→ C·u = m·g

u en g blijven veranderen niet, C en m wel. Bij antwoord B spreekt men over de grootste dichtheid, dus ook de grootste massa. Invullen in de vergelijking hierboven geeft dat: Als m groter wordt, MOET C ook groter worden.

Dus klopt antwoord B.

Slide 20 - Slide

Opgave 9

I Op een wielrenner die langs een rechte weg met een constante snelheid van 58 km/h racet, werkt een resulterende kracht, ongelijk aan nul.

II Twee kometen vliegen met constante snelheid door het heelal. Komeet A heeft een grotere snelheid dan komeet B. Op komeet A werkt dan een grotere resulterende kracht dan op komeet B.

Welke bewering(en) is/zijn waar?

I en II zijn beide waar.

Alleen I is waar.

Alleen II is waar.

I en II zijn geen van beide waar.

Slide 21 - Quiz

Antwoord Opgave 9

I Op een wielrenner die langs een rechte weg met een constante snelheid van 58 km/h racet, werkt een resulterende kracht, ongelijk aan nul.

Stelling I...

... stelt dat bij een constante snelheid de resulterende kracht ongelijk is aan nul. Dit is onjuist, want de eerste wet van Newton stelt dan ook dat de resulterende kracht bij constante snelheid (en bij een voorwerp in rust) altijd nul is.

Stelling I is dus ONJUIST.

II Twee kometen vliegen met constante snelheid door het heelal. Komeet A heeft een grotere snelheid dan komeet B. Op komeet A werkt dan een grotere resulterende kracht dan op komeet B.

Stelling II...

... stelt dat bij een constante snelheid een resulterende kracht ongelijk aan nul aanwezig is. Dit is onjuist, want de eerste wet van Newton stelt dan ook dat de resulterende kracht bij constante snelheid (en bij een voorwerp in rust) altijd nul is. Ongeacht de snelheid van de komeet zelf!

Stelling II is dus ONJUIST. (Komeet A zou zelfs versnellen, en dus is v niet meer constant)

Slide 22 - Slide

HAVO Oefentoets Hoofdstuk Kracht

Items in this lesson

Slide 1 - Slide

Slide 2 - Slide

Slide 3 - Slide

Slide 4 - Slide

Slide 5 - Slide

Slide 6 - Slide

Slide 7 - Slide

Slide 8 - Slide

Slide 9 - Slide

Slide 10 - Slide

Slide 11 - Slide

Slide 12 - Slide

Slide 13 - Slide

Slide 14 - Slide

Slide 15 - Slide

Slide 16 - Slide

Slide 17 - Slide

Slide 18 - Slide

Slide 19 - Quiz

Slide 20 - Slide

Slide 21 - Quiz

Slide 22 - Slide

More lessons like this

VWO Oefentoets Hoofdstuk Kracht

VWO Oefentoets Hoofdstuk Kracht

VWO Oefentoets Hoofdstuk Kracht

H3 2.2

H2 krachten 2.1 en 2.2

3h - les 2 - H2.2 Meer dan één kracht (ZH3B)

HS 2.2 meer dan één kracht

3h - les 3 - H2.2 Meer dan één kracht (2) (klaar)