1 Krachten. Krachten om je heen. Nova. Leerstof. Toepassing

Vergelijkbare documenten
Samenvatting Natuurkunde Natuurkunde Samenvatting NOVA 3 vwo

Opgave 2 Een kracht heeft een grootte, een richting en een aangrijpingspunt.

3HV H1 Krachten.notebook September 22, krachten. Krachten Hoofdstuk 1

Oefentoets krachten 3V

krachten sep 3 10:09 Krachten Hoofdstuk 1 Bewegingsverandering/snelheidsverandering (bijv. verandering van bewegingsrichting)

Leerstofvragen. 1 Welke twee effecten kunnen krachten hebben op voorwerpen? 2 Noem 3 Soorten krachten

natuurkunde 3 VWO GYMNASIUM

Deel 4: Krachten. 4.1 De grootheid kracht Soorten krachten

Hoofdstuk 1. 1 Krachten. Kracht en evenvvicht. Leerstof. Toepassing. 4 a elastisch; spierkracht b plastisch; spierkracht. 5 a spierkracht b veerkracht

Samenvatting Natuurkunde 1. Kracht en Evenwicht

eenvoudig rekenen met een krachtenschaal.

Naam van de kracht: Uitleg: Afkorting: Spierkracht De kracht die wordt uitgeoefend door spieren van de mens. F spier

Deel 3: Krachten. 3.1 De grootheid kracht Soorten krachten

krachten kun je voorstellen door een vector (pijl) deze wordt op schaal getekend en heeft: Als de vector 5 cm is dan is de kracht hier 50 N

4 Kracht en beweging. 4.1 Krachten. 1 B zwaartekracht Op het hoogste punt lijk je gewichtloos te zijn, maar de zwaartekracht werkt altijd op je.

Samenvatting Natuurkunde Syllabus domein C: beweging en energie

Inleiding kracht en energie 3hv

3.1 Krachten en hun eigenschappen

MBO College Hilversum. Afdeling Media. Hans Minjon Versie 2

Vierde editie MALMBERG s-hertogenbosch

Theorie: Snelheid (Herhaling klas 2)

Naam: Repetitie krachten 1 t/m 5 3 HAVO. OPGAVE 1 Je tekent een 8 cm lange pijl bij een schaal van 3 N 5 cm. Hoe groot is de kracht?

Hoofdstuk 8 Krachten in evenwicht. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

7 Krachten. 7.1 Verschillende krachten

Samenvatting NaSk 1 Natuurkrachten

Begripsvragen: kracht en krachtmoment

Begripsvragen: Cirkelbeweging

Een bal wegschoppen Een veer indrukken en/of uitrekken Een lat ombuigen Een wagentjes voorduwen

Uitwerkingen van 3 klas NOVA natuurkunde hoofdstuk 6 arbeid en zo

Lessen in Krachten. Door: Gaby Sondagh en Isabel Duin Eckartcollege

Krachten Hoofdstuk 1. Bewegingsverandering/snelheidsverandering (bijv. verandering van bewegingsrichting)

VMBO-k DEEL WERKBOEK. nask 1

Hoofdstuk 3 Kracht en beweging. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Wiskunde krachten als vectoren oefeningensessie 1 Bron: Wiskunde in de bouw Jos Ariëns, Daniël Baldé

jaar: 1989 nummer: 25

Hoofdstuk 3 Kracht en beweging. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Natuurkunde havo Evenwicht Naam: Maximumscore 47. Inleiding

Krachten (4VWO)

1 Inleiding van krachten

Op een vliegdekschip moeten straaljagers over een zeer korte afstand tot stilstand komen.

Samenvatting Natuurkunde Kracht

RBEID 16/5/2011. Een rond voorwerp met een massa van 3,5 kg hangt stil aan twee touwtjes (zie bijlage figuur 2).

Het berekenen van de componenten: Gebruik maken van sinus, cosinus, tangens en/of de stelling van Pythagoras. Zie: Rekenen met vectoren.

3 havo krachten. Saskia Franken. CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

VMBO-KGT HANDBOEK. nask 1

Een lichtbundel kan evenwijdig, divergent (uit elkaar) of convergent (naar elkaar) zijn.

Wisnet-HBO update nov. 2008

Nova. Uitgeverij Malmberg. H1 Krachten. 1 Krachten

Voortgangstoets NAT 5 HAVO week 6 SUCCES!!!

Suggesties voor demo s krachten

3.5 t/m 3.7 ΟΣ ΜΟΙ ΠΟΥ ΣΤΩ ΚΑΙ ΚΙΝΩ ΤΗΝ ΓΗΝ 1

natuurkunde havo 2018-II

Practicumverslag ingeleverd op

Uit de definitie van arbeid volgt dat de eenheid van arbeid newton * meter is, afgekort [W] = Nm.

Samenvatting snelheden en

Proef Natuurkunde Massa en zwaartekracht; veerconstante

Verslag Natuurkunde De uitrekking van veren

ATWOOD Blok A en blok B zijn verbonden door een koord dat over een katrol hangt. Er is geen wrijving in de katrol. Het stelsel gaat bewegen.

Proef 1 krachtversterking voelen (1)

HAVO. Inhoud. Momenten... 2 Stappenplan... 6 Opgaven... 8 Opgave: Balanceren... 8 Opgave: Bowlen Momenten R.H.M.

VMBO-GT DEEL WERKBOEK. nask 1

5,7. Samenvatting door L woorden 14 januari keer beoordeeld. Natuurkunde

VAK: natuurkunde KLAS: Havo 4 DATUM: 20 juni TIJD: uur TOETS: T1 STOF: Hfd 1 t/m 4. Opmerkingen voor surveillant XXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Kracht en beweging (Mechanics Baseline Test)

Werkblad 1 - Thema 14 (NIVEAU GEVORDERD)

Leerstof: Hoofdstukken 1, 2, 4, 9 en 10. Hulpmiddelen: Niet grafische rekenmachine, binas 6 de druk. Let op dat je alle vragen beantwoordt.

Examen VMBO-GL en TL

Samenvatting Natuurkunde Samenvatting 4 Hoofdstuk 4 Trillingen en cirkelbewegingen

Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 1 t/m 3

TENTAMEN NATUURKUNDE

Veerkracht. Leerplandoelen. Belangrijke formule: Wet van Hooke:

1.0 Kracht

2 UUR LEERWERKBOEK IMPULS. L. De Valck. J.M. Gantois M. Jespers F. Peeters ISBN :08. IPUL12W cover.

Module B: Wie kan het raam hebben geforceerd?

Samenvatting Techniek H3 Hefbomen

Examen mechanica: oefeningen

Proef Natuurkunde Vallen en zwaartekracht

NST VERSLAG 3.1 tm 3.7

Samenvatting door Flore colnelis 714 woorden 11 november keer beoordeeld. Natuurkunde. Fysica examen 1. Si-eenhedenstelsel

Uitwerkingen 1. ω = Opgave 1 a.

Mkv Dynamica. 1. Bereken de versnelling van het wagentje in de volgende figuur. Wrijving is te verwaarlozen. 10 kg

TENTAMEN NATUURKUNDE

1.0 Kracht

Overal Natuurkunde 3 V Uitwerkingen Hoofdstuk 1 Krachten gebruiken

Welk van de onderstaande reeks vormt een stel van drie krachten die elkaar in evenwicht kunnen houden?

VMBO-KGT HANDBOEK. nask 1

Examentraining Leerlingmateriaal

Een bal wegschoppen Een veer indrukken en/of uitrekken Een lat ombuigen Een wagentjes voorduwen

Antwoorden Natuurkunde Hoofdstuk 3

2. Bereken elk moment in de volgende drie tekeningen. Geef ook aan of het moment linksdraaiend of rechtsdraaiend is.

TENTAMEN DYNAMICA (140302) 29 januari 2010, 9:00-12:30

a. Bepaal hoeveel langer. b. Bepaal met figuur 1 de snelheid waarmee de parachutist neerkomt.

Er zijn 3 soorten hefbomen. Alles hangt af van de positie van het steunpunt, de last en de inspanning ten opzichte van elkaar.

Kracht en Energie Inhoud

EXAMEN VOORBEREIDEND WETENSCHAPPELUK ONDERWIJS IN 1979 , I. Dit examen bestaat uit 4 opgaven. " '"of) r.. I r. ',' t, J I i I.

LESDOELEN LEERINHOUD WERKVORMEN/MEDIA/ORGANISATIE TIJD

Tentamen Natuurkunde I Herkansing uur uur donderdag 7 juli 2005 Docent Drs.J.B. Vrijdaghs

NATUURKUNDE. Figuur 1

Hierin is λ de golflengte in m, v de golfsnelheid in m/s en T de trillingstijd in s.

Transcriptie:

1 Krachten 1 Krachten om je heen Leerstof 1 a Je kunt zien dat er een kracht op een voorwerp werkt doordat de beweging of de vorm van het voorwerp verandert. b Bij een elastische vervorming is het voorwerp tijdelijk vervormd, terwijl een plastische vervorming blijvend is. c = m g = 1 9,8 = 9,8 N d Het aangrijpingspunt van een kracht geeft de plaats aan waar de kracht op het voorwerp werkt. 2 a De richting van de pijl geeft de richting van de kracht aan. b De stip aan het begin van de pijl geeft het aangrijpingspunt van de kracht aan. c De lengte van de pijl geeft de grootte van de kracht aan. Toepassing 3 a Het elastiek rekt uit door de kracht waarmee de jongen eraan trekt. b De polsstok buigt door het gewicht van de polsstokspringer door. c De deuk in de auto laat zien dat er een kracht op gewerkt heeft. 4 a elastisch, zwaartekracht b plastisch, zwaartekracht c plastisch, spierkracht d elastisch, zwaartekracht Ca Z 5 a spierkracht b veerkracht Ca 6 Zie figuur 1. b Ca Z c d b Ca figuur 1 c b d Z 4

7 a De pijl heeft een lengte van 2,3 cm. 46 N : 2,3 cm = 20 N per cm De schaal is dus: 1 cm = 20 N. b 69 N : 2,3 cm = 30 N per cm De schaal is dus: 1 cm = 30 N. < < 8 a = m g = 10 9,8 = 98 N b = m g = 1,5 9,8 15 N c = m g = 0,25 9,8 2,5 N d = m g = 0,045 9,8 0,44 N 9 a Elise: = m g = 40 9,8 = 392 N Iwan: = m g = 55 9,8 = 539 N b Zie figuur 2. zwaartepunt Iwan (55 kg) zwaartepunt Elise (40 kg) figuur 2 Ca b Plus Het zwaartepunt 10 a Zie figuur 3. b Zie figuur 3. c Je kunt daarvoor zorgen door een zwaar voorwerp in het deel van de doos te zetten dat zich recht boven het tafelblad bevindt (= het deel dat je bij b blauw hebt gekleurd). figuur 3 *11 a De voet rechts (van jou uit gezien) is het steunvlak. (Dat is Jara s linkervoet, maar we gaan in deze uitwerking uit van jou en niet van Jara zelf.) b Jara staat stil en is dus in evenwicht. Het zwaartepunt ligt dan boven het steunvlak = boven de voet rechts (van jou uit gezien). c Wanneer Jara haar bovenlichaam naar rechts verplaatst, verplaatst ze ook het zwaartepunt naar rechts. d Ze kan bijvoorbeeld haar been en arm links (van jou uit gezien) verder uitstrekken, waardoor het zwaartepunt meer naar links beweegt. 5

2 Krachten in evenwicht Leerstof 12 a F n staat voor de normaalkracht; F v staat voor de veerkracht; staat voor de zwaartekracht. b de nulstand (de lengte van de veer zonder gewichtjes); de lengte van de veer met een of meer gewichtjes eraan. c C = F u d Voor de stugheid van de veer. 13 grootheid symbool eenheid symbool kracht F newton N uitrekking u meter m veerconstante C newton per meter N/m werklijn F V 14 a F res = + = 3 + 4 = 7 N b F res = + = 3 4 = 1 N Toepassing 15 a de zwaartekracht en de veerkracht (ook wel spankracht genoemd) van het touw b Zie figuur 4. Z figuur 4 F Z 16 a aantal gewichtjes kracht op de veer (N) 0 0 0 1 0,15 1,8 2 0,30 3,6 uitrekking (cm) uitrekking (cm) 9 8 7 3 0,45 5,4 6 4 0,60 7,2 5 0,75 9,0 5 b Zie figuur 5. 4 3 2 1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 kracht (N) figuur 5 6

17 a Bij de groene krachtmeter is er 10 N nodig om de veer 8,4 cm uit te rekken, bij de blauwe 5 N en bij de rode 2 N. De veer in de groene krachtmeter is dus het stugst.,0 b C = = 0,24 N/cm u 8,4 c Er is 2,5 zo veel kracht nodig om de blauwe krachtmeter even ver uit te rekken als de rode (5 = 2,5 2). De veerconstante van de blauwe krachtmeter is dus 2,5 zo groot als die van de rode: 0,60 N/cm. Er is 5 zo veel kracht nodig om de blauwe krachtmeter even ver uit te rekken als de rode (10 = 5 2). De veerconstante van de blauwe krachtmeter is dus 5 zo groot als die van de rode: 1,2 N/cm. *18 250 g = 0,25 kg = m g = 0,25 9,8 = 2,45 N,45 u = = 0,070 m = 7,0 cm C 35 De veer heeft nu een lengte van 22 (nulstand) + 7,0 = 29 cm. 19 a Het elastiek is niet strak gespannen, maar hangt nog slap. b Vanaf het moment dat het elastiek strak staat. c Zijn snelheid neemt niet langer toe, maar begint af te nemen. d Op het moment dat het elastiek het verst is uitgerekt. e De veerkracht is dan groter dan de zwaartekracht, dus de resultante werkt omhoog. f Anton beweegt omhoog. *20 a de zwaartekracht en de veerkracht (spankracht) van het touwtje b de magnetische kracht c De magnetische kracht is het grootst. De paperclip hangt stil en de krachten zijn in evenwicht. De kracht omhoog (de magnetische kracht) is dus even groot als de andere twee krachten (de zwaartekracht en de trekkracht) samen. Plus Krachten samenstellen 21 a Zie figuur 6. F res Ca 90 N F res 95 N F res b F res 58 N c 32 N F res e 25 N d 1 cm ^ 10 N = figuur 6 7

21 b tekening lengte pijl (cm) resultante (N) a 9,0 90 b 9,5 95 c 5,8 58 d 3,2 32 e 2,5 25 22 a Zie figuur 7. b Zie figuur 7. c Als krachtenschaal is gebruikt: 1 cm = 200 kn. De pijl van de resultante is 5,0 cm, dus F res = 5,0 200 = 1000 kn 1,0 MN. A B figuur 7 3 Krachten in het heelal Leerstof 23 a Dat komt doordat de aarde met een grote snelheid langs de zon beweegt. b Dat is de zwaartekracht die door de zon op de planeten wordt uitgeoefend. c Deze kracht noem je het gewicht G. d Mensen zijn gewichtloos wanneer ze zich in een vrije val bevinden, zoals in een ruimtevaartuig dat in een baan om de aarde is gebracht. 24 a Wanneer je op een stoel zit, is je gewicht gelijk aan de zwaartekracht. b Bijvoorbeeld: Wanneer je in een lift zit en deze begint omlaag te bewegen, is je gewicht even (iets) kleiner dan de zwaartekracht. Wanneer je in de lift staat en deze begint omhoog te bewegen, is je gewicht even (iets) groter dan de zwaartekracht. Toepassing 25 a De diameter van de aarde is ongeveer 13 000 km = 13 000 000 m. b 13 cm = 0,013 m in het model komt overeen met 13 000 000 m in het echt. 13 000 000 : 0,013 = 1 000 000 000 (1 miljard) De schaal is dus 1 : 1 000 000 000. c 1,4 miljoen km = 1 400 000 000 m 1 400 000 000 m : 1 000 000 000 = 1,4 m De zon zou dus een diameter van 1,4 m krijgen. 8

26 a 1 AE = 150 000 000 km = 150 000 000 000 m b 150 000 000 000 : 1 000 000 000 = 150 m De afstand tussen de aarde en de zon in Martins model wordt dus 150 m. c 4 500 000 000 km : 150 000 000 km/ae = 30 AE 27 a Zie figuur 8. b De banen van de planeten in ons zonnestelsel zijn niet heel sterk elliptisch, maar bijna cirkelvormig. c Als de afstand van de zon sterk varieert, variëren de temperaturen ook heel sterk. Een opwarming van 700 C kunnen wij op aarde niet aan! planeet ster figuur 8 *28 a De satelliet verliest snelheid, maar ondervindt dezelfde middelpuntzoekende zwaartekracht. Daarom wordt de afbuiging groter: de afstand tussen de satelliet en de aarde neemt af. b In zijn nieuwe baan bevindt de satelliet zich dichter bij de aarde, waar de atmosfeer nog dichter is. Hierdoor wordt de satelliet nog meer afgeremd. c De snelheid van de satelliet zal steeds verder afnemen, en uiteindelijk zal de satelliet neerstorten op aarde. 29 a De kogel beweegt in een cirkel. b De kogel beweegt recht bij de atleet vandaan, om uiteindelijk een heel eind verder neer te komen. c Zolang de atleet de slinger vasthoudt, zorgt zijn spierkracht voor een middelpuntzoekende kracht, waardoor de kogel niet rechtdoor kan bewegen. Zodra de atleet de slinger loslaat, verdwijnt de middelpuntzoekende kracht en beweegt de kogel rechtdoor, steeds verder bij de atleet vandaan. 9

*30 a Het apparaat meet het gewicht: dat is de kracht die het voorwerp uitoefent op het meetinstrument. Het gewicht is even groot als de zwaartekracht die aan het voorwerp, en dus aan de meter trekt. b De massa kan berekend worden door de formule = m g toe te passen. c Voor het berekenen van de massa gebruikt de meter de waarde van g op aarde die (vrijwel) constant 9,8 N/kg is. Op andere hemellichamen heeft deze constante een andere waarde, waardoor de berekening daar niet klopt. 31 a de zwaartekracht en twee normaalkrachten: één op zijn linkerhand en één op zijn rechterhand b Deze kracht heet het gewicht. c Jeroens gewicht is G = = m g = 70 9,8 = 686 N. Dit gewicht zal hij ongeveer gelijk proberen te verdelen. Patrick draagt dus ongeveer de helft: 343 N. d De zwaartekracht op Jeroens lichaam zal niet veranderen. Zijn gewicht wel: zijn anderhalve salto is een vrije val, waarbij hij gewichtloos is. Plus De sterkte van de zwaartekracht 32 a Op de maan geldt: g = 1,6 N/kg. 64 m = = = 40 kg g 1,6 b Op aarde geldt: g = 9,8 N/kg. = m g = 40 9,8 = 392 N *33 a Het gewicht dat Neil Armstrong uitoefende was gelijk aan de zwaartekracht op zijn pak. g heeft op de maan een waarde van 1,6 N/kg. G = = m g = 160 1,6 = 256 N b Bijvoorbeeld: De zwaartekracht op de maan is ongeveer 6 zo klein als die op aarde. Wil Neil Armstrong op de aarde evenveel gewicht uitoefenen als op de maan, dan zou zijn massa op aarde (zonder ruimtepak) 6 zo klein moeten zijn als zijn massa op de maan (met ruimtepak). Dat betekent dat Neil Armstrongs massa (zonder ruimtepak) een massa zou hebben van 160 : 6 = 27 kg! Dat is duidelijk onmogelijk. Zijn massa zal een stuk groter zijn dan 27 kg. Dat betekent dat zijn gewicht op aarde (zonder ruimtepak) groter was dan zijn gewicht op de maan (met ruimtepak). 4 Hefbomen Leerstof 34 a Met de formule M = F r. b De afstand r is de afstand tussen de werklijn van de kracht en het draaipunt van de hefboom. r staat altijd loodrecht op de werklijn. c Wanneer een hefboom in evenwicht is, zal deze, wanneer je hem loslaat, niet linksom of rechtsom gaan draaien. d Door een hefboom te gebruiken, kun je veel grotere krachten op een voorwerp uitoefenen. 35 a steeksleutel, schroevendraaier, koevoet b nijptang, heggenschaar, kruiwagen 10

Toepassing 36 a = m g = 26 9,8 255 N b Er is evenwicht, dus geldt: = 255 1,50 = 0,45 = 382,5 : 0,45 = 850 N 850 c m = = 87 kg g 9,8 37 De massa van het linker visje noemen we m 1. m 1 = 20 g = 0,020 kg = m 1 g = 0,020 9,8 = 0,196 N Er is evenwicht, dus geldt: = 0,196 0,20 = 0,40 = 0,0392 : 0,40 = 0,098 N 0,098 m 2 = = = 0,010 kg = 10 g g 9,8 38 Het is handig om de massa s van links naar rechts te nummeren. Visje B heeft een massa m 1, visje A heeft een massa m 2 en het visje rechts een massa m 3 = 10 g. 1 Eerst bereken je de massa van visje A: m 3 = 10 g = 0,010 kg F 3 = m 3 g = 0,010 9,8 = 0,098 N Er is evenwicht, dus geldt: = F 3 r 3 0,20 = 0,098 0,10 = 0,0098 : 0,20 = 0,049 N 0,049 m 2 = = = 0,0050 kg g 9,8 De massa van visje A is dus 5,0 g. 2 Dan bereken je de massa van visje B: Aan het bovenste stokje hangt rechts een massa m 2+3 van 15 g = 0,015 kg. +3 = m 2+3 g = 0,015 9,8 = 0,147 N Er is evenwicht, dus geldt: = +3 +3 0,50 = 0,147 0,20 = 0,0294 : 0,50 = 0,0588 N 0,0588 m 1 = = = 0,0060 kg g 9,8 De massa van visje A is dus 6,0 g. 39 a,b Zie figuur 9. c De afstand tussen spierkracht en draaipunt is 3,4 cm. De afstand tussen de werkkracht (de kracht op het deksel) en het draaipunt is 0,5 cm. d De arm van de spierkracht is 3,4 : 0,5 is 6,8 zo groot als de arm van de werkkracht. Dat betekent dat de spierkracht 6,8 zo klein is als de werkkracht: 750 N : 6,8 110 N F sp draaias figuur 9 11

40 Je gaat uit van evenwicht, dus geldt: = 95 1,5 = 9,0 = 142,5 : 9,0 16 N 41 a Bijvoorbeeld: De arm van de spierkracht is bij de takkenschaar veel groter dan bij de snoeischaar. De arm van de werkkracht is bij beide scharen ongeveer even groot (meet maar na). Uit de momentenwet volgt dan dat de werkkracht van de takkensnaar (bij dezelfde spierkracht) veel groter is dan de werkkracht van de snoeischaar. Je kunt het ook met de formule beredeneren: Bij evenwicht geldt: =. (de spierkracht) is in beide situaties even groot. r 1 is veel groter bij de takkenschaar. r 2 (de arm van de werkkracht) is in beide situaties even groot. Dus moet (de werkkracht) bij de takkenschaar ook veel groter zijn, om ervoor te zorgen dat gelijk is aan. b De arm van de spierkracht is bij de takkenschaar ongeveer 3 zo groot als bij de snoeischaar. De kracht op een tak zal dus in totaal 3 4 = 12 zo groot zijn als de spierkracht. *42 a,b De spierkracht van je hand op de stemknop heeft een grote arm r 1. De werkkracht op het draaimechanisme heeft een kleine arm r 2. Zie figuur 10. c Om de dikke snaren van een basgitaar op spanning te brengen, zijn grotere trekkrachten nodig dan voor de dunne snaren van een gewone gitaar. Om die grote trekkrachten te kunnen leveren, krijgt een basgitaar extra grote stemknoppen. Zo wordt de arm van de spierkracht en dus ook de grootte van de werkkracht zo groot mogelijk gemaakt. r 1 r 2 figuur 10 Plus Hefbomen met het draaipunt aan een uiteinde 43 Het draaipunt van de notenkraker zit helemaal links. De arm r 1 van de spierkracht is 4,0 + 7,2 = 11,2 cm. De arm r 2 van de spierkracht is 4,0 cm. Je gaat uit van evenwicht, dus geldt: = 15 11,2 = 4,0 = 168 : 4,0 = 42 N r 1 Op beide kanten van de walnoot werkt een kracht van 42 N. r 2 draaias *44 De arm r 1 van de spierkracht is in situatie b groter dan in situatie a. De arm r 2 van de werkkracht is in beide situaties even groot. Dat betekent dat de kracht het sterkst vergroot wordt in situatie b. In situatie b heb je dus de minste spierkracht nodig. Zie figuur 11. Ca figuur 11 b draaias r 2 r 1 12

5 Krachten overbrengen Leerstof 45 a De hijskracht moet = m g = 20 9,8 = 196 N zijn. b Met de formule W = F s, waarbij s de afstand in meters weergeeft. c Een vaste katrol zit vast op één plaats en verandert wel de richting, maar niet de grootte van de vereiste spierkracht. Een losse katrol kan op en neer bewegen, deelt de vereiste spierkracht door 2, maar verandert de richting van de uit te oefenen kracht niet. Zie figuur 12. d Je telt het aantal touwen N waaraan de last hangt. De takel vergroot de hijskracht N. vaste katrol losse katrol figuur 12 46 a Door een takel te gebruiken, kun je met dezelfde hijskracht een grotere massa hijsen. Je wint dus aan kracht F. b Doordat het voorwerp aan meerdere touwen hangt, moet je meer meters touw binnenhalen. Je verliest dus aan weg s. c De arbeid W = F s die tijdens het hijsen verricht wordt, blijft even groot. Toepassing 47 a De maximale trekkracht die Robbert kan uitoefenen, is gelijk aan de zwaartekracht op zijn lichaam. = m g = 86 9,8 843 N b Een vaste katrol verandert alleen de richting van de kracht: Robbert zal dus een even grote kracht moeten uitoefenen. (Het uitoefenen van grote krachten is wel moeilijker als het touw schuin staat, doordat je er dan niet meer met je hele gewicht aan kunt gaan hangen.) 48 a m = 10 g = 0,01 kg s = 78 cm = 0,78 m = m g = 0,01 9,8 = 0,098 N W = F s = 0,098 0,78 0,076 Nm b = m g = 26 9,8 = 254,8 N W = F s = 254,8 1,45 369 Nm c = m g = 940 9,8 = 9212 N W = F s = 9212 3,5 32 knm d = m g = 1350 9,8 = 13 230 N W = F s = 13 230 70 926 knm 49 a F = = m g = 12 9,8 118 N b 7,5 m c W = F s = 118 7,5 = 885 Nm 13

50 a N = 2. De benodigde spierkracht is : N = 118 : 2 = 59 N. b De lengte van het in te halen touw is h N = 7,5 2 = 15 m. c W = F s = 59 15 = 885 Nm d De verrichte arbeid is in beide gevallen even groot. 51 a De massa van de lamp m 1 = 1,5 kg. De massa van de cilinder is m 2. N = 2 = m 1 g = 1,5 9,8 = 14,7 N = : N = 14,7 : 2 = 7,35 N 7,35 m 2 = = = 0,75 kg g 9,8 b De lamp en cilinder verkeerden al in evenwicht. Om de lamp in beweging te brengen, is dus nauwelijks spierkracht nodig. c De lamp gaat 2 20 cm = 40 cm omhoog. 52 a De massa van Franciens vader is 79 : 22 3,5 zo groot als de massa van Francien. Hetzelfde geldt voor de zwaartekracht die Franciens vader en Francien zelf op het touw uitoefenen, als ze daaraan gaan hangen. Om haar vader te kunnen ophijsen, heeft Francien dus een takel nodig die haar kracht meer dan 3,5 vergroot. Dus N is 4. b Francien heeft een takel nodig met twee vaste en twee losse katrollen. Zie figuur 13. figuur 13 *53 a Het middelpunt van de twee cirkels is het draaipunt van de hefboom. De armen zijn de stralen van de twee cirkels. r 1 = 35 : 2 = 17,5 cm r 2 = 10 : 2 = 5,0 cm = m g = 10 9,8 = 98 N Je gaat uit van evenwicht, dus: = 17,5 = 98 5,0 = 490 : 17,5 = 28 N b De windas maakt de hijskracht 98 : 28 = 3,5 zo groot, dus N = 3,5. (Je kunt dat ook afleiden uit de verhouding tussen de stralen of de diameters van de twee cirkels.) De hijsafstand wordt dus 3,5 zo klein, dus 4,0 : 3,5 1,14 m. c Als Marijn 4,0 m touw binnenhaalt, is de arbeid: W = F s = 28 4 = 112 Nm Zonder windas zou hij de emmer 1,14 m moeten optillen. De arbeid wordt dan: W = F s = 98 1,14 112 Nm 14

Plus Hefwerktuigen 54 De helling maakt de af te leggen afstand 6 : 0,8 = 7,5 zo groot, dus de benodigde kracht wordt 7,5 zo klein. Voor de arbeid maakt het niet uit of je de koffer optilt (F = m g = 20 9,8 = 196 N, s = 0,8 m) of langs de helling omhoog trekt (F = 196 : 7,5 26,1 N, s = 6,0 m). optillen: W = F s = 196 0,8 157 Nm trekken: W = F s = 26,1 6,0 157 Nm 55 a N = 20 : 3,0 = 6,66.. De optilkracht op het bed met de patiënt wordt dus 6,66.. 165 = 1100 N. Als je uitgaat van evenwicht, is de zwaartekracht op het bed en de patiënt ook 1100 N. 1100 Dus: m = = = 112 kg g 9,8 b W = F s = 1100 0,30 = 330 Nm Test Jezelf 1 a elastisch b elastisch c plastisch d plastisch 2 a de zwaartekracht en de magnetische kracht b De twee krachten zijn even groot. c De richting van deze twee krachten is tegenovergesteld. 3 De totale massa m = 2500 + 4470 = 6970 kg. = m g = 6970 9,8 = 68 306 N 68 kn 4 a 1 cm = 20 N 84 N : 20 N/cm = 4,2 cm b Gegeven is: 4,8 cm = 240 N. Als je beide kanten deelt door 4,8, vind je: 1 cm = 50 N < < < 5 a Veer 1 is het stugst. b Bij F = 5,0 N is de uitrekking u = 4,0 cm. F 5,0 C = = = 1,25 N/cm u 4,0 6 Als je de vijf veren vervangt door één veer, wordt de benodigde kracht voor een gegeven uitrekking 5 zo klein. De veerconstante van één veer is dus 900 N/m : 5 = 180 N/m. 7 Bij evenwicht geldt: F res = 0 N. F Barry + F Martine + F Paul + F Inez = F res F Barry + 480 620 250 = 0 F Barry = 390 N 15

8 a onwaar b waar c waar d onwaar e waar 9 D 10 B 11 B 12 = = m g = 0,050 9,8 = 0,49 N F 3 = = m g = 0,10 9,8 = 0,98 N Er is evenwicht, dus geldt: = + F 3 r 3 5 = 0,49 2 + 0,98 4 5 = 0,98 + 3,92 = 4,9 = 4,9 : 5 = 0,98 N 0,98 m = = = 0,10 kg = 100 g g 9,8 13 B 14 a N = 2 b N = 6 15 N = 3. De hijskracht is dus 3 zo groot als de trekkracht op het touw. = m g = 150 9,8 = 1470 N F trek = : N = 1470 : 3 = 490 N 16 N = 3. Er moet dus 3 6 = 18 m touw ingehaald worden. 17 a de zwaartekracht en de spierkracht van de hand van Dennis b De stoel is in evenwicht. De twee krachten zijn dus even groot. c Zie figuur 14. 18 a = m g = 0,200 9,8 2,0 N Je kunt in de grafiek aflezen dat het elastiek dan 12 cm lang is. b Bij een lengte van 16 cm hoort een kracht van 3,0 N. Het schaartje zorgt voor een extra trekkracht van 1 N. Als het schaartje alleen aan het elastiek zou hangen, is het elastiek 9,8 cm lang. figuur 14 16

19 a N = 4. De hijskracht is dus 4 zo groot als de trekkracht. = m g = 200 9,8 = 1960 N De kracht F waarmee Benne moet trekken, is 1960 N : 4 = 490 N. Dus: W = F s = 490 30 = 14 700 Nm 15 knm b lengte van het ingehaalde touw : N = hoogte van de kast: 30 m : 4 = 7,5 m De kast bevindt zich op 7,5 m hoogte. 20 a Noem de zitjes voor het gemak van links naar rechts: A, B, C en D. Piet (m 1 = 60 kg) zit op zitje B: links, 3,0 m van het draaipunt. Klaas (m 2 = 30 kg) zit op zitje C: rechts, op 3,0 m van het draaipunt. Jan (m 3 = 25 kg) zit op zitje D: rechts, op 3,6 m van het draaipunt. b Je berekent eerst de krachten van Piet, Klaas en Jan: = m 1 g = 60 9,8 = 588 N = m 2 g = 30 9,8 = 294 N F 3 = m 3 g = 25 9,8 = 245 N Er is evenwicht, dus moet gelden: = + F 3 r 3 Controle: het moment van Piet: = 588 3,0 = 1764 Nm het moment van Klaas: = 294 3,0 = 882 Nm het moment van Jan: F 3 r 3 = 245 3,6 = 882 Nm 1764 = 882 + 882. De oplossing klopt dus. Praktijk Torenkranen: evenwichtskunst op grote hoogte 1 a Dat het contragewicht verplaatsbaar is, betekent dat je de arm van het contragewicht kunt variëren. Op die manier kun je het contramoment aanpassen aan het moment van de last. Als de last een groot moment heeft, beweegt het contragewicht bij de mast vandaan om een groot contramoment te leveren. Als de last een klein moment heeft, blijft het contragewicht dicht bij de mast omdat er dan ook maar een klein contramoment nodig is. b De hoogte van de last (verticaal) heeft geen invloed op de arm van de last: die blijft even groot. Daarom hoeft het contramoment ook niet te veranderen: het contragewicht kan op zijn plaats blijven. c Als de afstand tussen de last en de mast wordt veranderd, verandert de arm van de last. Als de arm langer wordt, neemt het moment van de last toe; als de arm korter wordt, neemt het moment van de last af. Het contramoment moet daarom ook toenemen of afnemen. Dat bereik je door het langs de contragiek te laten bewegen: bij de mast vandaan voor een groter moment, naar de mast toe voor een kleiner moment. 2 Je docent zal je vertellen hoe deze opdracht nagekeken en beoordeeld wordt. *3 a Hoe groter de gieklengte, des te kleiner is de maximale last. Bij een vlucht van 30 m bijvoorbeeld varieert de maximale last van 16,8 t (bij een gieklengte van 80 m) tot 19,8 t (bij een gieklengte van 35 m). b De giek heeft zelf een moment dat je bij het moment van de last moet optellen. Hoe langer de giek, des te groter is zijn moment (want de massa en de arm zijn dan groter). Het moment van de last moet dan wel kleiner zijn om in totaal op evenwicht uit te komen. 17