Samenvatting Natuurkunde Kracht

Transcriptie

1 Samenvatting Natuurkunde Kracht Samenvatting door een scholier 1634 woorden 16 oktober ,7 135 keer beoordeeld Vak Natuurkunde Samenvatting Practicum 48 Kracht: Heeft een grootte en een richting. Kun je ook aangeven met een pijl. Eenheid van kracht is: Newton (N). Soorten krachten: Zwaartekracht: -Hangt af van de massa. Nl: 100 gram massa geeft 1 Newton zwaartekracht. -Is altijd naar beneden gericht. Opwaartse kracht: -Wordt veroorzaakt door de omgeving waarin het voorwerp zit/hangt. Bv: blokje in water. Het water is de omgeving. -Is altijd naar boven gericht. Gewicht: Gewicht is het verschil tussen de zwaartekracht en de opwaartse kracht. ofwel Gewicht = Zwaartekracht - Opwaartse kracht Gewicht in lucht: Het gewicht van een voorwerp als het in de lucht hangt. Gewicht in lucht = zwaartekracht Pagina 1 van 10

2 Gewicht in water: Het gewicht van een voorwerp als het in water hangt. Massa: Hoeveelheid materiaal/stof waaruit een voorwerp of portie bestaat. Eenheid van massa: Gram of Kilo -Massa kan alleen veranderen door er iets bij te doen of ervan af te halen. -Als de massa verandert, dan verandert ook de zwaartekracht. -Het verband tussen massa en zwaartekracht is rechtevenredig. Berekening van zwaartekracht als massa bekend is: Bekend: voorwerp is 2,3 kg. Zwaartekracht wordt dan: - 2,3 kg X 10 = 23 N of - 2,3 kg = 2300 gram : 100 = 23 N Formules Gewicht = Zwaartekracht - Opwaartse kracht kg x 10 = aantal Newton zwaartekracht gram : 100 = aantal Newton zwaartekracht Zwaartekracht : 10 = aantal kg massa Zwaartekracht x 100 = aantal gram massa Praktikum 49 Stofkenmerk: Kenmerk of eigenschap waaraan een stof te herkennen is. Bv: -Dichtheid -Soortelijke warmte Pagina 2 van 10

3 -Kan aangetrokken worden door een magneet -Brandbaar Berekenen van cm3-gewicht - cm3-gewicht 'in lucht': Gewicht in lucht (v h voorwerp) : volume (v h voorwerp) - cm3-gewicht 'in water': Gewicht in water (v h voorwerp) : volume (v h voorwerp) Berekenen van dichtheid Massa (v h voorwerp) : volume (v h voorwerp) Dichtheid = cm3-massa Praktikum K 1 Na het maken van K1.1 t / m K1.4 kun je alles samenvatten met de volgende regel: Het cm3-gewicht v e voorwerp in een vloeistof = (is gelijk aan) het cm3-gewicht v h voorwerp in lucht - (min) het cm3-gewicht van die vloeistof Bv: IJzer in spiritus Dichtheid ijzer 8 g/ml Dichtheid spiritus 0,85 g/ml cm3-gewicht ijzer 8:100= 0,08 N/ml cm3-gewicht spiritus 0,85:100= 0,0085 N/ml cm3-gewicht ijzer in spiritus: 0,08-0,0085 = 0,0715 N/cm3 Als het blok ijzer 1 liter groot is zal het gewicht van het ijzeren blok, hangend in spiritus, 0,0715 x 1000 = 71,5 N zijn. Verandering van opwaartse kracht Pagina 3 van 10

4 2 manieren - Door het voorwerp gedeeltelijk in de vloeistof te hangen Als het voorwerp verder in de vloeistof komt te hangen wordt er meer vloeistof verplaatst. Dus een grotere opwaartse kracht. - Door een ander soort vloeistof te gebruiken. Het cm3-gewicht van de vloeistof bepaalt hoe groot de opwaartse kracht wordt per cm3 verplaatste vloeistof. Wet van Archimedes De opwaartse kracht = het gewicht van de verplaatste vloeistof. Gewicht v d verplaatste vloeistof = cm3-gewicht (v d vloeistof) X verplaatste volume (door het voorwerp) Praktikum K 2 Zinken, drijven en zweven Hangt af van de dichtheid van het voorwerp en van de vloeistof. voorwerp > vloeistof ==> zinken vloeistof > voorwerp ==> drijven voorwerp = vloeistof ==> zweven Als een voorwerp zinkt, is de zwaartekracht groter dan de opwaartse kracht Als een voorwerp drijft, is de zwaartekracht even groot als de opwaartse kracht Als een voorwerp zweeft, is de zwaartekracht even groot als de opwaartse kracht Verschil tussen drijven en zweven: -Tijdens drijven is het voorwerp niet helemaal ondergedompeld. De opwaartse kracht kan nog meer worden als het voorwerp verder in de vloeistof komt te hangen. Pagina 4 van 10

5 -Tijdens zweven is het voorwerp wel helemaal ondergedompeld. De opwaartse kracht kan niet groter worden. Zwaartekracht en opwaartse kracht: De opwaartse kracht hangt af van: -het cm3-gewicht van de vloeistof -het volume van het voorwerp (en eventueel hoe ver dit in de vloeistof hangt, bv half in de vloeistof of slechts 10 ml als het voorwerp 50 ml groot is) Opwaartse kracht = cm3-gewicht (vloeistof) X ondergedompeld volume (voorwerp) De zwaartekracht hangt af van de massa van het voorwerp. Want: 100 gram massa = 1 N zwaartekracht. Dus is: 10 N zwaartekracht = 1 kg massa. Bij berekeningen altijd de eenheden gelijk maken. Dus niet cm3-gewicht vermenigvuldigen met liters. Je mag wel cm3 en ml door elkaar gebruiken. Praktikum k3 Opwaartse kracht in gassen: Is gelijk aan het gewicht van het verplaatste gas. Dus: Gewicht in gas = zwaartekracht (van portie gas) - opwaartse kracht (=gewicht verplaatste gas) Als in een zak 10 liter gas zit, dan wordt er ook 10 liter omgeving verplaatst. Het gewicht van deze 10 verplaatste liters is gelijk aan de opwaartse kracht. Daarom lijkt een zakje dat gevuld wordt met gas minder zwaar te zijn dan een leeg zakje. Vacuum betekent: gasloos Gewicht in vacuum: Gewicht in vacuum = zwaartekracht (er is geen gasomgeving en dus geen opwaartse kracht). Pagina 5 van 10

6 Let op!!! Als er in opgave gesproken wordt over een portie vloeistof of een vast voorwerp dan mag je ook zeggen dat de zwaartekracht gelijk is aan het gewicht in lucht. De opwaartse kracht van de lucht op een vast voorwerp of een portie vloeistof is zo klein dat de deze opwaartse kracht mag verwaarlozen. Gewicht in vacuum op aarde is hetzelfde als zwaartekracht. Omrekenen naar massa doe je door het aantal N x 100 = gram. Of aantal N : 10 = kilogram. Ballonnen: 2 soorten ballonnen - Hete lucht ballonnen - Gasballonnen Hete lucht ballon: Door het uitzetten van een portie lucht wordt het gewicht van de verplaatste lucht groter dan het gewicht van de lucht in de ballon. Hierdoor wordt de opwaartse kracht groter dan de zwaartekracht van de ballon zelf. Gasballon: Het gas in de ballon heeft een kleiner gewicht dan het gewicht van de verplaatste lucht. Dus is ook hier de opwaartse kracht groter dan de zwaartekracht. Voorbeeld van een gasballon is een helium ballon. Voordelen van helium zijn: Helium heeft een zeer kleine dichtheid. Helium is niet brandbaar. Bij gassen is 'gewicht in vacuum' hetzelfde als de zwaartekracht. Bij vloeistoffen en vaste stoffen is 'gewicht in lucht' hetzelfde als de zwaartekracht. Ook bij gassen geldt: Pagina 6 van 10

7 Gewicht = Zwaartekracht - opwaartse kracht Opwaartse kracht = gewicht van de verplaatste stof Gewicht verplaatste stof = Litergewicht X Verplaatst volume. Praktikum K4 Evenwichtstoestand: Er is evenwicht als alle krachten samen die naar beneden gericht zijn, even groot zijn als alle krachten samen die naar boven gericht zijn. Dus als het voorwerp stil ligt of hangt. Een voorwerp hangt dan stil. Of beweegt met constante snelheid. Voorbeelden: -schip in water (opwaartse kracht en zwaartekracht) -voorwerp aan veer (veerkracht en zwaartekracht) -blokje waar je aan trekt en dat met dezelfde snelheid beweegt (wrijvingskracht en spierkracht) Soorten krachten: Zwaartekracht: -door de aantrekkingskracht van de aarde, -altijd naar beneden gericht, -grootte hangt af van de massa van het voorwerp. Opwaartse kracht: -is gelijk aan het gewicht van de verplaatste stof, -altijd naar boven gericht, -hangt af van de omgeving waarin het voorwerp hangt. Magnetische kracht: -door de aantrekkingskracht van een magneet, -richting hangt af van de plaats van de magneet, -grootte hangt af van de sterkte van de magneet en de afstand tot het voorwerp. Spierkracht: -door een persoon, -richting kan veranderen, hangt af van richting waarin je duwt of trekt, -grootte hangt af van de persoon. Pagina 7 van 10

8 Veerkracht: -door een veer, -richting is tegengesteld aan de kracht die erop werkt, -grootte hangt af van de kracht die op de veer werkt, -veerkracht heeft een bepaald maximum grootte. Wrijvingskracht: -door wrijving van het voorwerp met de ondergrond, -richting is tegengesteld aan de kracht die erop werkt, -grootte hangt af van de kracht die erop werkt, -als het voorwerp met een constante snelheid beweegt, is de wrijvingskracht op zijn grootst. Dit is dan de maximum wrijvingskracht. Rechtevenredig verband: Als het ene Y keer groter wordt, dan moet het andere ook Y keer groter worden. En omgekeerd. Er is een rechtevenredig verband tussen: -massa en zwaartekracht, -veerkracht en het gewicht dat aan de veer hangt, -veerkracht en de uitrekking van de veer (bv. 1cm langer worden is 2 N veerkracht), -de wrijvingskracht en de kracht waarmee aan het voorwerp getrokken wordt. Praktikum K5 Wip, hefboom: (maak een tekening) "Staaf" dat kantelt of draait om een vast punt. Arm: De afstand tussen de plaats waar de kracht werkt en het draaipunt. De arm staat altijd loodrecht op de kracht. Evenwicht: Er is evenwicht als de som van de krachten die rechtsom werken even groot is als de som van de krachten die linksom werken. Een wip hangt dan horizontaal. Pagina 8 van 10

9 Kracht x arm: Kracht x arm (linksom) = kracht x arm (rechtsom) BV. 10N rechtsom x 20 cm = 5N linksom x 40 cm Voorbeeldsom In een speeltuin staat een wip van 5 meter lang. Aan de ene kant zit een kind met een gewicht van 250 N. Moeder is 65 kg zwaar. Hoever moet moeder van het draaipunt af gaan zitten om de wip in evenwicht te krijgen? Antwoord Wip is 5 meter lang. Draaipunt op 2,5 meter. Kind x 2,5 meter = moeder x Ymeter 250 x 2,5 = 650 x Y Y = (250 x 2,5)/ 650 Y = 0,96 meter Dus moeder moet op 0,96 meter van het draaipunt gaan zitten. Praktikum K6 Richting van een kracht: Zwaartekracht en opwaartse kracht hebben een vaste richting: zwaartekracht naar beneden, opwaartse kracht naar boven. Deze richtingen kunnen niet veranderen. Tandwiel: Ronde schijf met vertanding aan de omtrek. (maak een tekening) Veranderen van richting van een kracht: (Laat door tekeningen zien dat de richting van een aan elkaar gekoppeld tandwiel wel veranderd. En dat de richting gelijk blijft als twee tandwielen dmv. een ketting aan elkaar gekoppeld zijn.) Spierkracht en magnetische kracht kun je zelf van richting laten veranderen. Pagina 9 van 10

10 Tandwielverhouding: De verhouding tussen het aantal tanden van het ene tandwiel en het aantal tanden van het andere tandwiel is gelijk aan het aantal omwentelingen van het ene tandwiel en het andere tandwiel. BV. Tandwiel 1 heeft 60 tanden en tandwiel 2 heeft 40 tanden. De verhouding in dan 60:40 ofwel 3:2. Als tandwiel 1 eenmaal ronddraait gaat tandwiel 2 (3/2=)1,5 keer rond. Versnelling: Als het achterste tandwiel meer omwentelingen maakt dan het tandwiel dat je zelf ronddraait heb je een versnelling. VB. Voorste tandwiel 60 tanden, achterste tandwiel 15 tanden. De versnelling is dan 60:15 = 4 keer. Verzet: Als je een grote versnelling op je fiets zet, moet je heel zwaar trappen. De fiets lijkt zich te verzetten. Daarom noemen we zo'n een versnelling een "groot verzet". Gulden regel: "Wat je wint aan kracht, verlies je aan afstand". Als je een grote versnelling hebt (groot verzet), moet je veel kracht zetten, maar leg je per trapperomwenteling ook veel afstand af. Door een kleinere versnelling te schakelen (klein verzet), gebruik je minder kracht( je wint aan kracht), maar je legt minder afstand af per trapperomwenteling. De gulden regel geldt ook bij hefbomen. Door een langere hefboom te gebruiken, heb je niet zoveel kracht nodig als bij een korte hefboom. Je moet een lange hefboom wel verder naar beneden duwen om iets op te tillen. Je wint dus aan kracht, maar verliest aan afstand. Pagina 10 van 10