Soorten krachten

Op een voorwerp werken bijna altijd meerdere krachten. Om ze te tekenen en te berekenen moet je ze kunnen benoemen.

20 min

Na deze les kun je

normaalkracht, spankracht, spierkracht en veerkracht herkennen en tekenen
rekenen met de veerkracht $F_\text{v} = C \cdot u$
de drie weerstandskrachten noemen en zeggen waar ze van afhangen

Dit weet je al

Krachten tekenen en de zwaartekracht (les 3.1a).

Normaalkracht en spankracht

De normaalkracht $F_\text{n}$ is de kracht van de ondergrond op een voorwerp, loodrecht op de ondergrond. Ligt een boek stil op een tafel, dan is $F_\text{n}$ even groot als $F_\text{z}$ en tegengesteld.
De spankracht $F_\text{span}$ is de kracht van een touw of draad, in de richting van de draad. Hangt een schilderij stil, dan is $F_\text{span} = F_\text{z}$ .

Spierkracht en veerkracht

Je spierkracht $F_\text{spier}$ gebruik je om iets te duwen, trekken of uit te rekken. Een veer die wordt uitgerekt of ingedrukt, oefent een veerkracht $F_\text{v}$ uit:

\displaystyle F_\text{v} = C \cdot u

Binas

F_\text{v}

: veerkracht (N),

C

: veerconstante (N/m),

u

: uitrekking (m). Binas 35A3.

De veerkracht is recht evenredig met de uitrekking. Hoe stugger de veer, hoe groter $C$ . In een (F,u)-diagram is $C$ de steilheid van de lijn. Twee gelijke veren naast elkaar zijn samen twee keer zo stug: $C_\text{tot} = 2C$ .

✎Voorbeeld: veerconstante

Een veer rekt 4,0 cm uit als je er een gewicht van 300 g aan hangt. Bereken de veerconstante.

De veerkracht is gelijk aan de zwaartekracht op het gewicht:

\begin{aligned} F_\text{v} &= 0{,}300 \times 9{,}81 \\ &= 2{,}94\ \text{N} \end{aligned}

Schrijf om en vul in, met $u$ = 0,040 m:

\begin{aligned} C &= \frac{F_\text{v}}{u} \\ &= \frac{2{,}94}{0{,}040} \\ &= 74\ \text{N/m} \end{aligned}

Weerstandskrachten

Weerstandskrachten werken tegen de beweging in.

kracht	symbool	hangt af van
schuifwrijvingskracht	$F_\text{w,s}$	ruwheid van de oppervlakken
rolweerstandskracht	$F_\text{w,r}$	hoe ver banden en ondergrond indeuken
luchtweerstandskracht	$F_\text{w,l}$	snelheid, frontale oppervlakte, stroomlijn, luchtdichtheid

Duw je tegen een kist die blijft staan, dan is de schuifwrijving even groot als je duwkracht: hoe harder je duwt, hoe groter de wrijving, tot een maximum. Daarboven gaat de kist schuiven.

Alleen de luchtweerstand hangt af van de snelheid: hoe sneller, hoe groter.

Wrijving is niet altijd lastig: zonder schuifwrijving kun je niet lopen en slippen wielen.

!Uitrekking is niet de lengte

In $F_\text{v} = C \cdot u$ is $u$ hoeveel de veer langer is geworden, niet de totale lengte van de veer.

Even controleren

Snap je het?

In welke richting werkt de normaalkracht op een blok op een helling?

Een veer met $C$ = 50 N/m wordt 6,0 cm uitgerekt. Bereken de veerkracht.

Welke weerstandskracht hangt af van de snelheid?

↗Hoe hangt dit samen?

In paragraaf 3.2 tel je krachten op tot één resulterende kracht.

Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.

Grootheid	Symbool	Eenheid
kracht	$F$	newton (N)
zwaartekracht	$F_\text{z}$	newton (N)
resulterende kracht	$F_\text{res}$	newton (N)
massa	$m$	kilogram (kg)
valversnelling	$g$	meter per seconde kwadraat (m/s² = N/kg)
versnelling	$a$	meter per seconde kwadraat (m/s²)
veerconstante	$C$	newton per meter (N/m)
uitrekking	$u$	meter (m)

Formule	Betekenis	Bron	Les
$\displaystyle F_\text{z} = m \cdot g$	zwaartekracht	Binas	3.1a
$\displaystyle F_\text{v} = C \cdot u$	veerkracht	Binas	3.1b
$\displaystyle F_\text{res}^2 = F_1^2 + F_2^2$	resultante van twee loodrechte krachten	Zelf afleiden	3.2a
$\displaystyle F_\text{res} = m \cdot a$	tweede wet van Newton	Binas	3.5a