Slides bij NASK (Thieme), hoofdstuk 4: Kracht en beweging

1. Kracht &
Beweging

2. Haar leeftijd is 14 jaar.
grootheid = +getal eenheid
In de natuurkunde worden grootheden meestal uitgedrukt door een combinatie
van een getal en een eenheid.

3. De eenheden in het Système International (SI) worden
wereldwijd als standaard gebruikt, o.a. voor alle formules
De basis
SI-eenheden
Voorbeelden van
afgeleide
SI-eenheden
Voorbeelden van
overige
eenheden
m s mol kg K A cd
meter
afstand (s)
seconde
tijd (t)
mol
hoeveelheid (n)
kilogram
massa (m)
kelvin
temperatuur (T)
ampère
stroom (I)
candela
lichtsterkte (L)
in
inch
afstand (s)
h
uur
tijd (t)
l oz ºC cal
liter
volume (V)
ounce
massa (m)
grad. celsius
temperatuur (T)
calorie
energie (E)
km/h
snelheid (v)
N
newton
kracht (F)
Pa J W Hz
pascal
druk (p)
joule
energie (E)
watt
vermogen (P)
hertz
frequentie (f)
m/s
snelheid (v)
kg/m3
dichtheid (ρ)

4. Er zijn ongeveer 100 natuurkundige grootheden,
waarvan je een selectie dagelijks tegenkomt
lengte (l)
in meter (m)
tijd (t)
in seconde (s)
hoeveelheid (n)
in mol (mol)
massa (m)
in kilogram (kg)
temperatuur (T)
in kelvin (K)
stroom (I)
in ampère (A)
lichtsterkte (L)
in candela (cd)
dichtheid (ρ)
(kg/m3
)
energie (E)
in joule (J)
warmte (Q)
in joule (J)
arbeid (W)
in joule (J)
snelheid (v)
(m/s)
versnelling (a)
(m/s2
)
kracht (F)
in newton (N)
druk (p)
in pascal (Pa)
vermogen (P)
in watt (W)
frequentie (f)
in hertz (Hz)
spanning (U)
in volt (V)
volume (V)
(m3
)
oppervlak (A)
(m2
)
hoek (θ)
in graden (º)

5. Check of je geen fouten maakt
in 4 stappen
F A L S
NIET
Fz
= 800 N
WEL
Fz
= m • g
= 800 N
NIET
Het duurt
59 s
WEL
Ja, binnen
1 minuut
NIET
Hij rent
3 km/s
WEL
Hij rent
3 m/s
NIET
2 • 3 =
6,000
WEL
2 • 3 = 6
NIET
De lengte
is 10
WEL
De lengte
is 10 meter
EFormule Antwoord Logisch Significantie Eenheid

6. Uitleg
Opdracht maken
Vastlopen Klaar zijn
Informatie zoeken Nakijken
Niet
gevonden
Fout Goed
Nieuwe opdracht
kiezen
Gevonden
Uitleg vragen
Informatie opzoeken en uitleg vragen zijn leerzaam,
maar afsnijden is pure tijdverspilling

7. Als er een kracht op een voorwerp werkt,
verandert óf de snelheid óf de vorm
Verandering van snelheid Verandering van vorm

8. In de natuurkunde worden krachten getekend met pijlen
Beginpunt
van de pijl
is het aangrijpingspunt
van de kracht
Richting
van de pijl
is de richting van de kracht
Lengte
van de pijl
is de grootte van de kracht

9. Sommige krachten werken op afstand
Zwaartekracht Magnetische kracht
N
Z
N
Z
Elektrische kracht

10. Sommige krachten werken direct op een voorwerp
Normaalkracht Spankracht Spierkracht
Kleefkracht Veerkracht Opwaartse kracht
Schuifwrijving Rolwrijving Luchtwrijving

11. Scalars en vectoren
Massa
Scalar
grootheid zonder richting
Vector
grootheid met richting
Kracht
SnelheidAfgelegde wegTemperatuurVolume

12. Als in het zwaartepunt van een voorwerp een gat wordt gemaakt
en het voorwerp daar doorheen tegen een muur wordt gespijkerd,
dan blijft het voorwerp onder elke hoek stil hangen
zwaartepunt spijker draairichting

13. 3
Het zwaartepunt (aka
“massamiddelpunt”) zit op het
snijpunt van de zwaartelijnen
1
Hang het voorwerp aan een
willekeurig punt en trek de
eerste zwaartelijn, recht naar
beneden
2
Hang het voorwerp aan een
ander punt en trek de tweede
zwaartelijn
Het bepalen van het zwaartepunt verloopt in 3 stappen

14. Het steunvlak van een voorwerp
is het gebied tussen de verst uiteenliggende steunpunten

15. Een voorwerp is in evenwicht
als het zwaartepunt boven het steunvlak ligt
evenwichtkantelt naar links kantelt naar rechts

16. Normale massaKleine massa Grote massa
Massa
Bepaalt hoeveel kracht nodig is om een voorwerp te versnellen

17. 80 kg ≈ volwassen man1 kg ≈ 1 liter water
De kilogram (kg) is de SI-eenheid van massa (m)

18. Zwaartekracht (FZ
)
… en gericht naar het middelpunt van de aarde… is afhankelijk van de massa …
1 kg
Fz
= m • g
Fz
= m • 10 N/kg
Fz
= m • 10 N/kg
= 1 kg • 10 N/kg
= 10 N
Fz
= m • 10 N/kg
= 5 kg • 10 N/kg
= 50 N
5 kg
10 N
50 N

19. De zwaartekracht (FZ
) op een voorwerp is recht evenredig met
de massa en de zwaartekrachtversnelling
FZ
Zwaartekracht
[N]
Zwaartekracht-
versnelling
[N/kg of m/s2
]
gm
Massa
[kg]

20. VersnellingRust
Massa
Zwaartekracht
kracht waarmee de aarde
(of ander hemellichaam) aan
een ander voorwerp trekt
Fz
= m • g
Gewicht
kracht dat een voorwerp op
de ondersteuning of
ophanging uitoefent
constante eigenschap van
een voorwerp
80 kg
800 N
800 N
~1000 N 80 kg
800 N
door de versnelling wordt je extra in
je stoeltje gedrukt: groter gewicht
in rust geldt:
gewicht is gelijk aan zwaartekracht
Er is een verschil tussen massa, zwaartekracht en gewicht

21. Hoe reken je massa om naar gewicht?
4 N
8 N
Hoe reken je gewicht om naar massa?
Fz
= m • g → m = Fz
/ g
m = 4 N / (10 N/kg)
m = 0,4 kg
Fz
= m • g → Fz
= 0,8 kg • (10 N/kg)
Fz
= 8 N
Met een veerunster meet je gewicht
0,4 kg
0,8 kg

22. b
l
Drie dimensies
(3D)
Afstand (s) geeft de ruimte tussen objecten aan en vormt de
eerste drie dimensies: lengte (l), breedte (b) en hoogte (h)
l
Een dimensie
(1D)
l
Twee dimensies
(2D)
b
h
Groot
Doorsnede
melkweg
1021
m
s
s s Normaal
Voetstap
1 m
Klein
Doorsnede
atoomkern
10-15
m

23. De meter (m) is de SI-eenheid die hoort bij afstand
Vroeger
gekoppeld aan slinger en sec.
1 m
Nu
gekoppeld aan lichtsnelheid en sec.
0 s
1 m
1 s0 s
s
1
299792458

24. Tijd (t) is de vierde dimensie
en zorgt ervoor dat dingen na elkaar kunnen gebeuren
NU
(2017)
Big Bang
14.000.000.000 j
Aarde
4.500.000.000 j
Homo sapiens
200.000 j
Boekdrukkunst
600 j
Internet
50 j
WWW
(1991)
NatuurKunJe
(2017)
Snapchat
(2011)
iPhone
(2007)Macintosh
(1984)

25. Nu
gekoppeld aan Cs-133
133
55Cs
De seconde (s) is de SI-eenheid die hoort bij tijd (t)
Vroeger
gekoppeld aan de zonnedag
1 s = (1/86.400) dag 1 s = 9192631770 TCs-133
TCs-133
= 1 dag
x 24 h/d
x 60 m/h
x 60 s/m
= 86.400 s

26. De snelheid (v) van een voorwerp geeft aan
hoeveel afstand (s) er in een bepaalde tijd (t) wordt afgelegd
kleine s
t = 0 s
t = 1 s
v = 0
grote v
kleine v
grote s

27. v
De snelheid (v) is recht evenredig met de afgelegde weg (s) en
omgekeerd evenredig met de benodigde tijd (t)
s
tGemiddelde
snelheid
[m/s]
Afstand
[m]
Δx
Δt
of
Tijd
[s]
Verschil in plaats
[m]
Verschil in tijd
[s]

28. 0 10 m
Om snelheid (v) te meten, wordt vaak
een verschil in plaats (Δx) en een verschil in tijd (Δt) gebruikt
7,2 s
3 7
7,7 s
Δt
Δx
v
v = Δx / Δt
Δx = 7 m - 3 m
= 4 m
Δt = 7,7 s - 7,2 s
= 0,5 s
v = 4 m / 0,5 s
= 8 m/s

29. 2017
Jaar (y)
Alle tijdseenheden kun je naar elkaar omrekenen
JAN
Maand (mo)
• 12
Dag (d)
• 30,4 *
Uur (h)
• 24
Minuut (min)
• 60
• 365,25 *
Seconde (s)
• 60
• ~30 miljoen
• 3600
* om kalenderjaren gelijk te houden aan tropische jaren, heeft een kalenderjaar bijna elke 4 jaar één extra dag

30. Het omrekenen van snelheid vereist dat je
de eenheden van afstand en tijd afzonderlijk omrekent
m/s km/h
1
m
s
km
h
1
1000
1
3600
3,6 km/h
3600
1000
km
h
1
km
h
1000 m
3600 s
m/s
1
3,6
1 m/s = 3,6 km/h

31. Een grafiek geeft in vijf stappen informatie over grootheden
0 6 12 18 24
0
2
4
6
8
10
0
5
10
15
20
Neerslag(mm/h)
Temperatuur(ºC)
Tijd (h)
15,5 ºC
om 12:00
9 mm/h
rond 20:30
Laagste T
om 05:30
1. Grootheden
Wat staat er op de assen?
2. Eenheden
In welke eenheden zijn de
grootheden gegeven?
3. As-labels
Welke waarden staan er op
de assen?
4. Vraag
Wat wil je uit de grafiek
halen?
5. Aflezen
Kijk op de goede plek

32. Een vt-diagram laat zien
hoe de snelheid (v) verandert met de tijd (t)
v (m/s)
t (s)0
2
4
5 10
stilstaan
constant
rennen
versnellen
vanuit stilstand

33. Bij versnellen wordt de snelheid steeds groter
en bij vertragen wordt de snelheid steeds kleiner
Versnellen VertragenConstante snelheid
v
t
v
t
v
t

34. a = 0
a > 0
Als een voorwerp versnelt (a), wordt de snelheid (v) groter

35. De lichtsnelheid is de hoogst haalbare snelheid in het heelal
300.000.000
299.792.458
Snelheid
(m/s)
10.000 Rakket
100 Auto
10 Fiets
1 Wandelen
Licht

36. 1
JAN
Een lichtjaar (ly) is de afstand die licht in één jaar aflegt
1 ly
31
DEC
ly = vlicht
• tjaar
vlicht
= 3 • 108
m/s
tjaar
= 365 d • 24 h/d
• 60 m/h • 60 s/m
= 31.536.000 s
= 31,5 • 106
s
ly = 3•108
m/s
• 31,5•106
s
≈ 1016
m
s = v • t
v = s / t

37. Newton (N)
De SI-eenheid van kracht (F)
De kracht
waarmee je
1 kg
een versnelling van
1 m/s2
kan geven
1 N 10 N 500 N

38. Een voortstuwende kracht leidt tot het versnellen van een voorwerp
Fspier
FZ,//
FZ,//
Fmotor

39. Een tegenwerkende kracht leidt tot het vertragen van een voorwerp
FZ,//
FW,rolFW,lucht
Frem
FW,rol
FZ,//
FW,lucht

40. Fres
= Fvoortst.
- Ftegenw.
in 1 dimensie
De resultante kracht (Fres
) is de som van alle krachten op een
voorwerp en wordt ook wel nettokracht genoemd
in 2 of 3 dimensies
100 N 100 N
100 N
400 N
Fres
= 100 N
Fres
FW,lucht
FZ

41. Als een voorwerp in een bepaalde richting niet versnelt,
heffen alle krachten in die richting elkaar op
Zwaartekracht (FZ
)
&
Normaalkracht (FN
)
Zwaartekracht (FZ
)
&
Opwaartse kracht (Fop
)
Zwaartekracht (FZ
)
&
Veerkracht (FV
)
Wrijvingskracht (FW
)
&
Spierkracht (Fspier
)