Hefbomen in evenwicht: kleine kracht, grote kracht
Bij hefbomen gebruik je een kleine kracht om een grote kracht uit te oefenen, of andersom. Met de momentenwet reken je uit hoe groot die krachten zijn, en dat komt in het examen vaak terug.
Een hefboom is een staaf die draait om een vast punt, het draaipunt. Met een hefboom kun je een kleine kracht gebruiken om een grote kracht uit te oefenen, of andersom.
Draaien hangt af van het moment van een kracht. Het moment is de kracht maal de arm, de loodrechte afstand van de kracht tot het draaipunt. Ligt de hefboom in evenwicht, dan is het moment aan de ene kant even groot als aan de andere kant. Dat is de momentenwet: F₁ · l₁ = F₂ · l₂.
Hoe langer de arm, hoe kleiner de kracht die je nodig hebt. Een kleine kracht aan een lange arm geeft dus een grote kracht aan de korte kant. Andersom werkt het ook: een grote kracht aan de korte arm geeft een kleine kracht aan de lange kant.
Bij een tang, klauwhamer, breekijzer en steekwagen zie je dit terug. Bij een steek- of ringsleutel en een momentsleutel werkt het net zo. Een lang handvat geeft een grote arm, dus je hebt weinig kracht nodig om vast te draaien.
Let bij het rekenen op de arm. Dat is de loodrechte afstand tot het draaipunt, niet de totale lengte van het handvat.
Onthoud
Een hefboom draait om een vast draaipunt.
Bij evenwicht is het moment links even groot als het moment rechts: F₁ · l₁ = F₂ · l₂.
Een lange arm geeft een kleine kracht nodig, en een korte arm geeft een grote kracht.
De arm is de loodrechte afstand tot het draaipunt.
Voorbeeld uit een echt examen
ex2
Marije klemt een ringetje met een platbektang. Ze levert 6,0 N bij de handvatten. Hoe groot is de kracht van de bek op de ring?
- 1
Meet op de afbeelding de arm van de handvatten tot het draaipunt.
Veelgemaakte fouten
Je rekent met de totale lengte van het handvat. Gebruik de loodrechte afstand tot het draaipunt als arm.
Je zet de krachten en armen verkeerd om in de momentenwet. Schrijf eerst op welke kant de kleine kracht heeft en welke kant de grote, en vul daarna pas in.
Snel checken
Bij een breekijzer oefent Jan met zijn hand een kleine kracht uit op het uiteinde van de staaf. Wat gebeurt er met de kracht op de last?
Een hefboom ligt in evenwicht. Aan de lange arm van 0,50 m hangt een kracht van 10 N. De korte arm is 0,10 m. Hoe groot is de kracht aan de korte arm?