Kracht en Beweging. Intro. Newton. Theorie even denken. Lesbrief 4

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Kracht en Beweging. Intro. Newton. Theorie even denken. Lesbrief 4"

Dries van Veen
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Lesbrief 4 Kracht en Beweging Theorie even denken Intro Kracht is overal. Een trap op een bal, een windstoot, een worp Als een voorwerp versnelt of vertraagt, is er een kracht aan het werk. Newton De eenheid van kracht is de newton (N). Naar Isaac Newton, de 17de-eeuwse wetenschapper die het fenomeen kracht grondig onderzocht. 1 newton is ongeveer de kracht die je nodig hebt om een appel op te tillen. 1

aan het werk. Newton De eenheid van kracht is de newton (N).

2 Kracht en Beweging theorie even denken Traagheidswet De meeste voorwerpen liggen gewoon stil. Wil je ze in beweging brengen, dan moet je er een kracht op uitoefenen. Beeld je in: je zit in een snelle sportwagen. Plots geeft de chauffeur vol gas. De auto schiet vooruit. Gevolg? Je wordt tegen de rugleuning van je zitje gedrukt. Dat komt omdat een voorwerp dat in rust is in rust wil blijven. Je lichaam heeft geen zin in die plotse verandering van beweging en wil blijven waar het was. Dat noemen wetenschappers de traagheidswet. Ontdekt door... Isaac Newton. Het omgekeerde is ook waar. Zodra iets in beweging is, wil het in beweging blijven. Daarom vlieg je naar voren als je in een auto zit die plots remmen moet. Als je in een rijdende auto zit, beweeg je je immers met dezelfde snelheid voort als die auto zelf. Zo snap je meteen ook het (levens) belang van de gordel. Wist je dit? Als je tegen 50 km per uur op een stilstaand voorwerp botst, krijg je dezelfde dreun als wanneer je van tien meter hoog in een leeg zwembad duikt. Dat is te wijten aan de traagheidswet. Tenzij je je veiligheidsgordel draagt, natuurlijk. Die houdt je op je plaats. 2

Dat komt omdat een voorwerp dat in rust is in rust wil blijven. Je lichaam heeft geen zin in die plotse verandering van beweging en wil blijven waar het was.

3 Kracht en Beweging theorie even denken Middelpuntvliedende kracht Slinger een emmer vol water in een grote cirkel rond. Als je dat snel genoeg doet, zal het water er niet uitvliegen. Het water in de emmer wil zich immers weg bewegen van het middelpunt van de cirkel die je met de emmer beschrijft. Hoe sneller je de emmer rondslingert, hoe groter de kracht die het water daarbij ondervindt. Het water wordt tegen de bodem van de emmer gedrukt. Dat komt door de middelpuntvliedende kracht. Hetzelfde voel je als je met een wagen snel in de bocht gaat. Je wordt in de richting van de buitenkant van de bocht gestuwd. En niet alleen jij ondergaat die kracht, ook de auto waarin je zit. Alleen de wrijving tussen de banden en het straatoppervlak maakt dat de auto de bocht netjes neemt. Tenzij de auto te hard gaat natuurlijk. Dan is de wrijving te klein en komt de auto in de berm terecht. 3

Hoe sneller je de emmer rondslingert, hoe groter de kracht die het water daarbij ondervindt. Het water wordt tegen de bodem van de emmer gedrukt. Dat komt door de middelpuntvliedende kracht.

4 Kracht en Beweging theorie even denken Grootte van een kracht: formule De grootte van een kracht hangt af van het gewicht (de massa) van het voorwerp en de versnelling die dat voorwerp ondergaat. Isaac Newton stelde vast dat een voorwerp niet zomaar van snelheid verandert. Er bestaat dus een kracht die het sneller doet bewegen of net afremt. Anders gezegd: de verandering van een beweging is evenredig met de kracht die op het voorwerp uitgeoefend wordt. Formule F=mxa F=kracht m=massa in kilogram a=versnelling in m/s 2 Met deze formule kan je berekenen hoeveel kracht vereist is om een voorwerp met een bepaalde massa een bepaalde snelheidsverandering te geven. De m staat voor de massa in kilo s, de a voor het aantal meters per seconden kwadraat. Als je deze twee getallen met elkaar vermenigvuldigt, krijg je de kracht (F) in de eenheid newton. Eén newton is de kracht die nodig is om één kilogram in één seconde één meter per seconde sneller of trager te laten bewegen. Voorbeeld Om een racewagen van 600 kilo een versnelling van 20m/s 2 te geven, heb je een kracht van 600x20 = N nodig. Neem deze Citroën DS van 1200 kilo. Hij is dubbel zo zwaar en versnelt dus met dezelfde kracht tegen 10m/s 2. 4

Anders gezegd: de verandering van een beweging is evenredig met de kracht die op het voorwerp uitgeoefend wordt.

5 Kracht en Beweging theorie even denken Veren/Vering Een veer is alles wat vervormt als je er een kracht op uitoefent en weer zijn beginvorm aanneemt als de kracht afneemt of verdwijnt. Je kan veren uitrekken als een elastiek. Maar je kan veren ook samendrukken. Als je ze loslaat, nemen ze altijd weer hun beginvorm aan. Dankzij veren word je niet door elkaar geschud als je met de auto over een weg vol putten rijdt. Ze zorgen voor een comfortabel gevoel. Voorbeeld Een boog is een mooi voorbeeld van een veer. Als je de pijl achteruittrekt, span je de boog aan. Laat je de pijl los, dan neemt de boog zijn oorspronkelijke vorm weer aan. De boogpees spant aan en de pijl schiet weg. De veerkracht zit m dus niet in de boogpees, maar in de boog zelf. 5

Dankzij veren word je niet door elkaar geschud als je met de auto over een weg vol putten rijdt. Ze zorgen voor een comfortabel gevoel.

6 Kracht en Beweging praktijk Praktijk Zeg nu zelf Waarom wil een voorwerp dat in rust is, in rust blijven? Wie is Isaac Newton? Geef de formule voor kracht. Leg uit. Wat kenmerkt veren? Door welke kracht vliegt het water niet uit een emmer als je die emmer snel rondslingert? 6

Geef de formule voor kracht. Leg uit. Wat kenmerkt veren?

7 Kracht en Beweging praktijk Experimenteer zelf Traagheidswet: proef op de som Nodig: 1 rauw ei 1 hardgekookt ei Zo ga je te werk: 1. Leg de eieren voorzichtig op een tafel 2. Geef het rauwe ei een draai en breng het daarna tot stilstand door er je vinger op te leggen 3. Doe hetzelfde met het hardgekookte ei Wat stel je vast? Het hardgekookte ei draait regelmatig. Het rauwe ei slingert. Als je het hardgekookte ei aanraakt, blijft het meteen stilliggen. Als je het rauwe ei stillegt en weer loslaat, begint het opnieuw te draaien. Hoe komt dat? Door de traagheidswet. Als je het rauwe ei stillegt, blijft het eiwit binnenin draaien. Zodra je je vinger van het ei haalt, doet dat draaiende eiwit het hele ei weer meedraaien. In het hardgekookte ei blijft niets doordraaien, omdat het hard geworden eiwit één geheel vormt met de eierschaal en dus geen eigen traagheid heeft. 7

Het rauwe ei slingert. Als je het hardgekookte ei aanraakt, blijft het meteen stilliggen. Als je het rauwe ei stillegt en weer loslaat, begint het opnieuw te draaien. Hoe komt dat?

8 Kracht en Beweging praktijk Experimenteer zelf De kracht van wrijving Nodig: 1 tafel 1 schoendoos 1 ballon 10 ronde, even dikke potloden Zo ga je te werk: Leg de potloden op de tafel, op 1,5 cm van elkaar. Maak een gaatje in het midden van de smalle zijde van de schoendoos. Stop de ballon erin, en duw de blaastuit door het gaatje. Blaas de ballon op totdat hij in de doos past. Hij mag niet te hard spannen. Nijp het uiteinde dicht. Plaats de doos op de potloden, zodat die onder het midden van de doos liggen. Laat nu het uiteinde van de ballon los. Als je de proef goed hebt uitgevoerd, is de doos beginnen glijden over de potloden. Op het tafelblad is ze nog even verder geschoven en dan gestopt. Hoe komt dat? De ballon die je loslaat, geeft de schoendoos kracht om te bewegen. Op de potloden is er bijna geen wrijving en dus schuift de doos vooruit. Ze doet dat ook nog op tafel en bewijst daarmee de wet van Newton: een voorwerp in beweging beweegt altijd tegen dezelfde snelheid. Maar wanneer de doos van de potloden afrolt, wordt de wrijving groter en valt ze stil. 8

Hij mag niet te hard spannen. Nijp het uiteinde dicht. Plaats de doos op de potloden, zodat die onder het midden van de doos liggen. Laat nu het uiteinde van de ballon los.

9 Kracht en Beweging praktijk Experimenteer zelf Middelpuntvliedende kracht Nodig: 1 emmer Water Zo ga je te werk: 1. Vul de emmer tot de helft met water 2. Slinger deze zo snel als je kan in het rond Wat stel je vast? Als je dat snel genoeg doet, vliegt het water er niet uit. Hoe komt dat? Door de middelpuntvliedende kracht. 9

Slinger deze zo snel als je kan in het rond Wat stel je vast?

10 Kracht en Beweging praktijk Online Meer proeven en zelf doen? Klik eens op de website van Technopolis: En uiteraard ook op doe mee en speel mee. Daar vind je tal van online experimentjes die je zelf kan uitvoeren. Doen! 10

En uiteraard ook op www.garagasten.be: doe mee en speel mee.

Vergelijkbare documenten

Proef 1: - Leg een fiche op een drinkglas - Plaats een geldstuk op de fische - Schiet met je wijsvinger de fiche horizontaal weg

- 25 - Traagheid Proef 1: - Leg een fiche op een drinkglas - Plaats een geldstuk op de fische - Schiet met je wijsvinger de fiche horizontaal weg Opstelling : Besluit (1): Het geldstuk valt in het glas