Krachten + wetten van Newton

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 3

Kracht versus Energie

De term "energie" is afgeleid van het Griekse woord "energeia" wat operatie of activiteit betekent. Energie is het mechanisme achter een activiteit.

Het symbool voor energie is de hoofdletter E (Energie).

Energie wordt uitgedrukt in de eenheid Joules (J). 

In de natuurkunde is een kracht een interactie die (zonder evenwicht/tegenwerking) de beweging van een object zal veranderen. Een kracht kan een object versnellen, vertragen, stoppen of van richting doen veranderen. 

Het symbool voor kracht is de hoofdletter F (Force).

Krachten worden uitgedrukt in de eenheid Newton (N).

Wat is het symbool voor kracht?

1. K
2. F
3. k
4. f

Wat is de eenheid van kracht?

1. kg
2. F
3. N
4. m

Soorten krachten

- Zwaartekracht (Fz = m x g): kracht die aarde op een massa uitoefent.

Aantrekkingskracht van de planeet: hoe hard wordt er aan iedere kilogram getrokken. 

Aarde: 9,81 m/s². Maan: 1,62 m/s². Jupiter: 24,79 m/s². Ruimte: 0.

De maan is zes keer zo klein dan de aarde. De aantrekkingskracht ook. De astronaut weegt 12 kg. Omdat de spieren van de astronaut veel te sterk zijn voor de 12 kg, kan hij op de maan vijf meter hoog springen en niet goed lopen. Bij elke stap zweeft hij een eindje in de lucht. Waarom zijn astronauten in het ruimteveer gewichtloos? De zwevende astronauten verkeren in een ‘vrije val.’ De enige manier om van de aarde los te komen, is doormiddel van een hele krachtige raket. De maan is kleiner dan de aarde, minder massa, hierdoor is de aantrekkingskracht ook minder. Astronauten in een ruimteschip zweven ook omdat ze samen met het ruimteschip in de baan om de aarde vallen. 

Bereken het gewicht op aarde van een olifant met een massa van 5000 kg

1. 500 N
2. 5000 N
3. 50 000 N
4. 500 000 N

Wat valt op de maan eerder op de grond:

1. Een veer
2. Een hamer
3. Allebei vallen even snel
4. Allebei in de lucht blijven zweven

Op de aarde is het zo dat het zwaarste voorwerp het snelst valt, dit komt door de lucht in combinatie met de zwaartekracht. Op de maan is er geen lucht, maar wel zwaartekracht. Hierdoor vallen alle voorwerpen tegelijk op de grond, zoals een hamer en een veer.

Soorten krachten

- Zwaartekracht (Fz = m x g): kracht die aarde op een massa uitoefent.

- Veerkracht: kracht van elastische materialen. 

- Spankracht (Fs): kracht uitgeoefend door gespannen koord (touw/snaar).

- Gewicht (Fg): kracht op een ondersteunend vlak. 

- Normaalkracht (Fn): reactiekracht van gewicht op vlak (actie = reactie) (tafel - lift)

- Schuifwrijvingskracht

- Spierkracht

Het gewicht is een kracht.
Wat is de eenheid van dit gewicht?

1. kg
2. N
3. F
4. J

Wat is de uitwerking van een kracht

Een kracht zelf kun je niet zien.We weten dat hij er is maar we zien hem niet. Wel kunnen we zien wat de uitwerking van de kracht is. Als je iets laat vallen gaat het ergens heen bewegen met een steeds groter wordende snelheid. En op de grond kan het kapot gaan.

De uitwerkingen zijn:

• veranderen van richting
• veranderen van snelheid
• veranderen van vorm
  

Het tekenen van een kracht

Een kracht kunnen we tekenen door middel van een pijl.

• De pijl heeft een richting (waar wijst de punt heen)
• De pijl heeft een grootte (met de schaal kun je de kracht uitrekenen)
• De pijl heeft een aangrijpingspunt (waar begint de pijl, daar werkt de kracht ook.)

Het tekenen van een kracht

Kijk naar de pijlen.

De smurfen hebben het touw vast dus daar begint de kracht = aangrijpingspunt.

De sterkste smurf heeft de grootste pijl

De pijlpunten wijzen naar de richting waarop ze smurfen.

De zwaartekracht

Net als het gewicht hangt de zwaartekracht ook af van de aantrekkingskracht (g) en de massa (m).

De zwaartekracht is de kracht waarmee de aarde aan jou trekt, en je gewicht is jouw kracht waarmee je je afzet op je ondergrond.

Deze twee krachten zijn evengroot en daardoor in evenwicht.

Je gaat niet omhoog en niet naar beneden.

De zwaartekracht

Maar is er geen ondersteunend vlak (oeps)

Dan is de zwaartekracht de enige kracht die aan je trekt en ga je naar beneden.

De zwaartekracht

Als je de zwaartekracht moet tekenen teken je altijd een pijl naar beneden.

Het aangrijpingspunt is in het midden van het figuur.

Dit punt noemen we het zwaartepunt.

Met welk figuur kun je een kracht tekenen

1. pijl
2. rondje
3. spiraal
4. vierkantje

Je wilt een kracht tekenen van 30 N.
De schaal is 1 cm = 5N
Hoelang wordt de pijl?

1. 5 cm
2. 30 cm
3. 150 cm
4. 6 cm

Hoe heet het aangrijpingspunt van de zwaartekracht?

1. zwaartepunt
2. gewichtspunt
3. aantrekkingspunt

Bereken het gewicht van een kist met een massa van 20 kg

1. 2 N
2. 200 N
3. 20 kg
4. 200 kg

Bereken het gewicht van een voorwerp met een massa van 550 gram

1. 0,55 N
2. 0,55 kg
3. 5,5 N
4. 5,5 kg

De laatste vraag:
Bereken het gewicht van een voorwerp met een massa van 10 gram

1. 0,1 N
2. 1 N
3. 10 N
4. 100 N

Eerste wet van Newton (traagheidswet)

Een voorwerp waar geen kracht op werkt is: 

of in rust (staat stil) 

of beweegt met een constante snelheid. 

F​res​​=0N

traagheid

Traagheid is de eigenschap van een object zich te verzetten tegen snelheidsverandering als er een kracht op wordt uitgeoefend.

Het wil dus in dezelfde richting gaan en dezelfde snelheid.

Tweede wet van Newton

Traagheid

Een voorwerp met een grote massa, heeft een grote traagheid. Dat betekent het voorwerp:

• kan langzamer optrekken
• neemt langer om tot stilstand te komen
• kan moeilijker van beweegrichting veranderen

 

F​res​​=m⋅a

Derde wet van Newton

Actie = reactie