14.2 Hefbomen en zwaartekracht

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

hst 14.2 "hefbomen en zwaartekracht"

Leerdoelen 14.2

14.2.1 Je kunt uitleggen wat wordt bedoeld met het zwaartepunt van een voorwerp.

14.2.2 Je kunt het zwaartepunt aangeven van een homogene balk.

14.2.3 Je kunt beredeneren of je de zwaartekracht op een hefboom wel of niet moet meerekenen, als je de momentenwet gebruikt.

14.2.4 Je kunt berekeningen uitvoeren met de momentenwet en daarbij ook de zwaartekracht op de hefboom meerekenen.

1. De kracht die de man op de balk uitoefent. Deze kracht grijpt aan in punt A.
2. De spankracht van de kabel. Deze kracht grijpt aan in het ophangpunt P.
3. De zwaartekracht op de balk zelf. Deze kracht grijpt aan in punt Z.

• Dit punt Z wordt het zwaartepunt van de balk genoemd. Een ander woord voor het zwaartepunt is het massamiddelpunt.
  

Moment

In veel situaties ligt het zwaartepunt van een hefboom recht onder of recht boven het draaipunt

Moment

leerdoelen; Je kunt

1. uitleggen wat wordt bedoeld met het zwaartepunt van een voorwerp.
   
2. het zwaartepunt aangeven van een homogene balk.
   
3. beredeneren of je de zwaartekracht op een hefboom wel of niet moet meerekenen, als je de momentenwet gebruikt.
   
4. berekeningen uitvoeren met de momentenwet en daarbij ook de zwaartekracht op de hefboom meerekenen.

0

0

Wat is de eenheid van moment?

1. Newton
2. meter
3. Newton.meter
4. Newton per meter

Het moment van de spierkracht is

1. 0,46 Nm
2. 0,56 Nm
3. 52 Nm
4. 5,7 Nm

het moment van de kracht van 100 N is

1. 60 N
2. 60 Nm
3. 60 m
4. 0,0060 Nm

Zwaartepunt

Het zwaartepunt

Ook wel het Massamiddelpunt

Demo bezem

Zwaartekracht

Aangrijpingspunt

De zwaartekracht

werkt vanuit het zwaartepunt.

Het zwaartepunt is dus het aangrijpingspunt van de zwaartekracht.

Die vind je door de hulplijnen

Stappenplan hefboomregel en zwaartekracht

• Zoek het draaipunt en noteer een stip.
• Zoek beide krachten. Een kracht is de zwaartekracht.
• Zoek beide armen. (afstanden tot het draaipunt) 
• Pas de momentenwet toe.

De spierkracht is  5 x kleiner, omdat de arm van de man 5 x groter is dan die van de zwaartekracht.

De kracht in de kabel, F1,  moet dus minimaal 

3,2 kN zijn.

Gebruik de momentenwet om F1 uit te rekenen. Bij A zit het draaipunt. Z is het massamiddelpunt.

Er is evenwicht dus geldt: 

                          M1 = M2

                     F1 x l1 = F2 x l2

                   F1 x 2,50 = 800 x 10 x 1,00

                  F1 = 8000 : 2,50 = 3200 N

luister uitleg

Controle van lesdoel

Bereken in de volgende dia de benodigde kracht van de hijskraan.

Gegeven         Fz = 2.5 kN

                          l1   = 1.1 m

                          Fs = ?

                          l2  = 2.9 m

Gevraagd       Fs in Kn

Oplossing        F1 x l1 = F2 x l2

                         2.5 x 1.1 = F2 x 2.9

                              2.75 = F2 x 2.9

                      2.75 : 2.9 = 0.95 kN

                            

Fs is dus    0.95 kn

Aan de slag

Lees en Maak:  14.2 Hefbomen en zwaartekracht