Krachten in evenwicht en ontbinden in componenten
In deze les zie je hoe krachten samen bepalen of een voorwerp versnelt of met constante snelheid beweegt. Dit komt op het examen terug bij evenwichtssituaties en bij het afleiden van formules.
Een voorwerp verandert alleen van snelheid als de krachten erop niet in evenwicht zijn. Krachten zijn pijlen met een grootte, een richting en een aangrijpingspunt.
Bij een voorwerp dat met constante snelheid beweegt is de resultante van alle krachten nul. Dan zijn de krachten even groot en tegengesteld gericht. Zo werkt het bij een druppel die met constante valsnelheid door lucht valt.
Een schuine kracht kun je ontbinden in twee componenten, een horizontale en een verticale. Met sinus en cosinus bereken je de grootte van elke component. Daarmee zie je welk deel van de kracht het voorwerp omhoog trekt en welk deel het opzij trekt.
Let bij elke situatie op de richting van elke kracht. Een normaalkracht staat loodrecht op het oppervlak. Een spankracht werkt langs het touw of koord. Een wrijvingskracht werkt tegen de bewegingsrichting in.
Onthoud
Een voorwerp verandert alleen van snelheid als de krachten erop niet in evenwicht zijn.
Bij een constante snelheid is de resultante van alle krachten nul.
Een schuine kracht ontbind je met sinus en cosinus in een horizontale en een verticale component.
Zwaartekracht, normaalkracht, spankracht en wrijvingskracht moet je in een situatie herkennen en de richting ervan kennen.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Leid formule (2) af met formule (1) en formules uit het informatieboek.
- 1
In de tekst staat dat de druppel met een constante valsnelheid valt. Daarom zijn de krachten in evenwicht, dus F_w = F_z.
Veelgemaakte fouten
Je denkt dat een voorwerp met constante snelheid geen krachten ondervindt. Teken de krachten en controleer of de resultante nul is.
Je zet krachten zonder op hun richting te letten tegen elkaar op. Teken pijlen omhoog en omlaag, en naar links en rechts, en tel ze per richting op.
Je vergeet bij de massa de dichtheid te gebruiken. Schrijf m = ρ · V en vul daarna het volume van de bol in.
Snel checken
Een kogel valt met constante snelheid door de lucht. Welke uitspraak is juist?
Een persoon trekt schuin omhoog aan een touw dat aan een blok op een horizontale vloer vastzit. Welke uitspraak over de normaalkracht op het blok is juist?