Hoofdstuk 3.2 Krachten meten

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k
• Leerjaar 3

H3: Krachten 

Introductie

§ 3.1 Krachten herkennen

§ 3.2 Krachten meten

§ 3.3 Nettokracht

§ 3.4 Krachten in werktuigen

Huiswerkcontrole

VMBO Basis: paragraaf 4.2

VMBO Kader: opdracht 11 laten zien

VMBO TL: opdracht 6 laten zien

Havo: paragraaf 2.1 opdracht 1 t/m 9

Terugblik

1. Je kunt de effecten van een kracht benoemen.
2. Je kunt verschillende soorten krachten beschrijven.
3. Je kunt de drie eigenschappen van een krachtenpijl benoemen.
4. Je kunt een kracht tekenen als een pijl met het juiste aangrijpingspunt en de juiste richting.

Hoe noem je de kracht die ervoor zorgt dat je fiets van snelheid veranderd?

1. zwaartekracht
2. versnellingskracht
3. spierkracht
4. vertragingskracht

Leerdoelen 3.2 Krachten meten

1. Je kunt het verband beschrijven tussen de uitrekking van een veer en de kracht die op de veer werkt.
   
2. Je kunt krachten meten met een krachtmeter (veerunster).
   
3. Je kunt de zwaartekracht op een voorwerp berekenen als de massa is gegeven.
   
4. Je kunt uitleggen wat een krachtenschaal is.
   
5. Je kunt een kracht op een gegeven krachtenschaal tekenen.

Krachten

Een kracht kun je niet zien, maar wel meten.

 Hoe zou je kunnen zien dat de ene kracht groter is dan de andere?

Een spiraalveer uitrekken

Hoe groter de kracht, hoe groter de uitrekking

Als je aan een spiraalveer trekt, rekt hij uit. 

Om de veer uit te rekken, is een kracht nodig.

Om de veer verder uit te rekken, is een grotere kracht nodig. 

De uitrekking zie je als je massablokjes aan een veer hangt. 

Een spiraalveer uitrekken

Hoe groter de kracht, 

hoe groter de uitrekking

De uitrekking is het aantal cm dat de veer langer wordt. Als je zo’n proef doet, merk je dat de uitrekking ‘gelijk opgaat’ met de kracht op de veer:

• Als de kracht 2× zo groot wordt, wordt de uitrekking ook 2× zo groot.
  
• Als de kracht 3× zo groot wordt, wordt de uitrekking ook 3× zo groot.

Krachten meten

Krachten kun je meten met een krachtmeter. 

In zo’n krachtmeter zit een spiraalveer. 

Hoe groter de kracht waarmee je aan de krachtmeter trekt,

des te verder rekt de veer uit

Krachten meter

De eenheid van kracht (F) is Newton (N)

We meten krachten met een krachtmeter.

Kracht meten

• Krachtmeter (veerunster)
• Meetinstrument 
• Elke krachtmeter ander meetbereik
• Kleine kracht (slappe veer)
• Hoe groter de kracht hoe meer de veer uitrekt (stugge veer)

Zwaartekracht en massa

• Zwaartekracht is de kracht waarmee de aarde voorwerpen aantrekt. 
• De zwaartekracht werkt dus altijd naar beneden. 
• Bij alles wat je optilt, voel je deze kracht. 
• Voor het tillen van een krat met volle flessen heb je veel kracht nodig. 
• Als de flessen leeg zijn, heb je minder kracht nodig. 
• De zwaartekracht op de volle krat is dus het grootst.

Zwaartekracht en massa

Om een voorwerp met een massa van 1 kg op te tillen, heb je een kracht nodig van 10 N.

De sterkte van de zwaartekracht van de aarde is dus 10 N voor 1 kg. 

Als je de zwaartekracht op een massa wilt uitrekenen, moet je de massa in kg vermenigvuldigen met de sterkte van de zwaartekracht. 

• Dit schrijf je als de formule:
  
• zwaartekracht = massa × sterkte van de zwaartekracht (=gravitatie)
• Fz = m ∙ g

Voorbeeldopdracht 1

zwaartekracht = massa × sterkte van de zwaartekracht
Hoe groot is de zwaartekracht die werkt op iemand van 70 kg?

gegevens:
massa = 70 kg

gevraagd:
zwaartekracht = ?

• Uitwerking:

• zwaartekracht = massa × 10
  
• zwaartekracht = 70 × 10 = 700 N

Krachten tekenen

A: Richting

B: Aangrijpingspunt

C: Grootte

Krachtenschaal. 

Bijvoorbeeld: 1 cm ≙ 5 N. 

Vector

Krachtenschaal

Je kunt de krachtenschaal korter schrijven.

Je zegt: 

• 1 cm komt overeen met 50 newton.
• Je schrijft: 1 cm ≙ 50 N.
• Dus ≙ betekent: komt overeen met.

Huiswerk

VMBO-B paragraaf 4.3

VMBO-K: paragraaf 3.2 opdracht 1 t/m 15 - opdracht 9 tekenen

VMBO-TL: paragraaf 3.2 opdracht 1 t/m 13 - opdracht 6 tekenen

Havo: nog even blijven zitten

De zwaartekracht

De kracht waarmee een voorwerp naar de aarde wordt getrokken.

Berekenen met de formule F_z = m . g

Tekenen:

• naar beneden gericht
• begint in het midden van het voorwerp.

De Normaalkracht

F_n ,  de eenheid is ook Newton.

De normaalkracht is de kracht die de zwaartekracht in evenwicht houdt.

De normaalkracht is evengroot als de zwaartekracht.

De normaalkracht is naar boven gericht

De normaalkracht begint waar het voorwerp wordt 

tegengehouden

De normaalkracht

De normaalkracht kan beginnen aan de onderkant van het voorwerp als hij ergens op staat.

De normaalkracht kan beginnen aan de bovenkant van het voorwerp als hij ergens aan hangt

De normaalkracht

Hangt een voorwerp aan twee kabels, dan moet je de totale normaalkracht verdelen over de twee kabels (dus per kabel de helft van de zwaartekracht)

Berekenen veerconstante

De veerconstante

Veerconstante formule

C=​u​​F​​

C = veerconstante 

          (N/cm) of (N/m)

F = kracht 

            (N)

u = uitrekafstand 

       (cm of  m)

F=C⋅u

u=​C​​F​​

Veerkracht (F_v )

• is de kracht in bijvoorbeeld een veer of elastiek.
• Wij nemen meestal aan dat F_v rechtevenredig is met de uitrekking u  van de veer:
  Fv = C* u    (de wet van Hooke)
• C is de veerconstante

Aan een veer met een veerconstante van 45 N/m wordt een blokje met Fz= 10N gehangen. Bereken hoeveel centimeter de veer uitrekt.

1. 4,5cm
2. 0,222cm
3. 22,2cm
4. 450cm

Een veer heeft een veerconstante van 7,2 N/cm. Door er een blokje aan te hangen rekt de veer 8,0 cm uit. Bereken de massa van dit blokje in kg.

1. 5,87kg
2. 57,6kg
3. 5,76kg
4. 58,7kg

Een blokje heeft een massa van 80 gram en wordt aan een veer gehangen. De veer rekt 10 cm uit. Bereken de veerconstante in N/m.

1. 0.08N/m
2. 0.8N/m
3. 8N/m
4. 80N/m

Bereken de veerconstante

1. 50 N/m
2. 0,5 N/m
3. 5 N/m
4. 2 N /m

Wat is de veerconstante van de veer uit deze afbeelding

1. 0,5 N/m
2. 2 N/m
3. 0,5 N/cm
4. 2 N/cm

Drie identieke massaloze veren zijn met een massaloze staaf aan elkaar verbonden zoals in de figuur hiernaast te zien is. Aan de onderste veer wordt een gewicht van 60 N gehangen. Elke veer heeft een veerconstante van 10 N/cm.
Hoe groot is de totale uitrekking?

1. 2 cm
2. 9 cm
3. 12 cm
4. 18 cm

Een veer is 21 cm lang als er niets aan hangt, en 29 cm als er een gewichtje van 400 gram aan hangt.
Bereken met deze gegevens de veerconstante van de veer.

De nulstand van een veer is 20cm. aan de veer wordt een gewicht gehangen en wordt de lengte van de veer nu 27 cm. de veerconstante is 2 N/cm.
Bereken de massa van het gewicht.

De nulstand van een veer is 20cm. Als de veerconstante 5 N/cm is en de kracht op de veer 10N is, wat is de lengte van de veer?

Huiswerk

VMBO-B paragraaf 4.3

VMBO-K: paragraaf 3.2 opdracht 1 t/m 15 - opdracht 9 tekenen

VMBO-TL: paragraaf 3.2 opdracht 1 t/m 13 - opdracht 6 tekenen

Havo: paragraaf 2.2 opdracht 1 t/m 9 (10 als je nog tijd over hebt)

Afsluiting: we weten.................

1. Je kunt het verband beschrijven tussen de uitrekking van een veer en de kracht die op de veer werkt.
2. Je kunt krachten meten met een krachtmeter (veerunster).
3. Je kunt de zwaartekracht op een voorwerp berekenen als de massa is gegeven.
4. Je kunt uitleggen wat een krachtenschaal is.
5. Je kunt een kracht op een gegeven krachtenschaal tekenen.