Natuurkunde samenvatting krachten

9.1 Introductie
Soorten krachten
Er zijn veel verschillende soorten krachten:
- Zwaartekracht:
Fz = m * g
m = de massa (kg)
g = de valversnelling (N/kg)

- Veerkracht:
Fv, = C * u
C = de veerconstante (N/m)
u = de uitrekking (m)

- Maximale schuifwrijving:
Fw,s,max = f *Fn
f = een constante
Fn = de normaalkracht (N)

- Luchtweerstand
Fw,l = ½ * cw * ρ * A * v2
cw = de luchtweerstandscoëfficiënt
ρ = de dichtheid van lucht (kg/m³)
A = het oppervlakte van het voorwerp (m²)
v = de snelheid (m/s)
Tijdens een beweging veranderen Cw en ρ meestal niet daarom wordt de formule ook
weergegeven als:
Fw,l = k * v2 met k = ½ * Cw * ρ * A

Nettokracht
Wanneer de nettokracht (resulterende kracht) op een voorwerp nul is, dan is de snelheid
constant en blijft het voorwerp stilstaan. Er is dan sprake van een evenwicht van krachten.
1) Eerste wet van Newton
Wanneer de nettokracht (resulterende kracht) op een voorwerp nul is, dan is de
snelheid constant en blijft het voorwerp stilstaan. Er is dan sprake van een evenwicht
van krachten.

2) Tweede wet van Newton
Als de nettokracht op een voorwerp niet nul is, versnelt of vertraagt het voorwerp.
- Hiervoor geldt:
Fres = m * a
Fres = de nettokracht op het voorwerp (N)
m = de massa (kg)
a = de versnelling (m/s²)

- Bij een eenparig versnelde beweging (een beweging die de hele tijd met
dezelfde grote versnelling toeneemt) geldt voor de versnelling a:
a = Δv / Δt
Δv = de snelheidsverandering (m/s)
Δt = de tijdsduur van de verandering (s)

, - Bij elke beweging geldt voor de gemiddelde versnelling agem:
agem = Δv / Δt

- De versnelling op een willekeurig tijdstip is de afgeleide van de snelheid. Je
bepaalt dan de steilheid van de grafiek in het v,t-diagram of van de raaklijn
aan de grafiek op dat tijdstip:
a = Δv / Δt = hellingsgetal raaklijn

3) Derde wet van Newton
Actie is reactie ---> een kracht (actie) heeft altijd een terugwerkende kracht (reactie).

Chemische energie
Brandstoffen bevatten chemische energie (ook wel verbrandingswarmte genoemd). Bij
vloeistoffen is de eenheid J/L of J/m³, bij vaste stoffen J/Kg. Chemische energie is hoeveel
energie er in een L of Kg van een stof zit.

Rendement
Niet alle energie wordt omgezet in nuttige energie. Het deel dat verloren gaat (meestal in
warmte) is het rendement. De formule
Ƞ = Pnuttig / Pin (*100% wanneer je in procent wilt)



9.2 Energie en arbeid voor bewegen
Energie en wrijving bij beweging
Door wrijving gaat er energie van de beweging, bewegingsenergie, verloren. Er vindt een
energieomzetting plaats van bewegingsenergie naar een ander soort energie (warmte).
Wanneer de wrijvingskracht arbeid verricht tegen de bewegingsrichting in ontstaat er
warmte. De omzetting van bewegingsenergie in warmte door wrijving, is wrijvingsarbeid.

Energie in het verkeer
Als een auto met een constante snelheid op een vlakke weg rijdt, is er een
krachtenevenwicht. De voorwaartse kracht van de motor is even groot als de tegenwerkende
kracht:
Fvw = Fw,r + Fw,l

Zuiniger rijden
Auto’s kunnen zuiniger zijn door:
- Te zorgen voor een betere stroomlijn; de tegenwerkende luchtweerstand wordt
kleiner.
- Gebruik te maken van lichtere materialen; hierdoor kost versnellen minder energie en
de rolweerstand is kleiner.
- Het ontwikkelen van een efficiënte motor; rendement ligt dan hoger dus minder
energiegebruik.