OEFENINGEN FYSICA
Prof. Dr. A. Baeyens
1° BACHELOR BIOMEDISCHE WETENSCHAPPEN
Academiejaar 2019-2020
REEKS 4B – Dynamica van rotatie
1) Een homogene dunne staaf met een straal van 0,01 m, een lengte van 18 cm en een
massa van 500 g ligt op een tafel. De staaf kan vrij roteren rond een opening op 5 cm
van het uiteinde van de staaf. Bereken het traagheidsmoment om de rotatie-as door
de opening. (2,16 . 10-3 kg m2)
2) Een zuurstofmolecule bestaat uit 2 zuurstofatomen met een totale massa van
5,30 . 10- 26 kg en een traagheidsmoment om een as loodrecht op de verbindingslijn
tussen de twee atomen, halverwege tussen de twee, van 1,90 . 10-46 kg m2. Schat op
basis van deze gegevens de afstand tussen de atomen. (1,20 . 10-10 m)
3) Een persoon houdt een boek met een massa van 250 g in zijn hand waarbij bovenarm
en onderarm een hoek vormen van 90°. De bovenarm hangt langs het lichaam. De
afstand tussen het ellebooggewricht en het boek bedraagt 0,35 m. De bicepsspier grijpt
aan op de voorarm op 3 cm van het ellebooggewricht. Beschouw de hand en voorarm
als een homogene dunne staaf met een massa van 1,15 kg.
a) Bereken de grootte van het netto krachtmoment dat inwerkt op de voorarm en
hand als de bicepsspier een opwaartse kracht van 25 N uitoefent. (2,08 Nm)
Besluit op basis van het bekomen resultaat in welke richting de voorarm roteert.
b) Bereken de benodigde bicepskracht als de persoon de voorarm horizontaal wil
houden. (94,3 N)
4) Het traagheidsmoment van een honkbalknuppel (m = 750 g) rond zijn
massamiddelpunt bedraagt 0,040 kg m2. Er wordt met de honkbalknuppel geslagen
zodat het uiteinde beweegt met een snelheid van 40 m/s.
a) Hoeveel bedraagt het angulair moment bij een rotatie om een rotatieas door
punt X? (12,1 Js)
b) Hoeveel bedraagt het krachtmoment om bovenstaand angulair moment te
bereiken in 0,25 s? (48,4 Nm)
1
, 5) Een moeder duwt een draaimolen en kan deze vanuit rust in 10,00 s éénparig
versnellen tot een frequentie van 15,00 omwentelingen/min. Veronderstel dat de
draaimolen een homogene schijf met een straal van 2,50 m is en een massa heeft van
760,00 kg. Er zitten 2 kinderen (elk 25,00 kg) tegenover elkaar op de rand van de
draaimolen. Bereken het benodigde krachtmoment om de versnelling te
bewerkstelligen als je de wrijving mag verwaarlozen. Welke minimale kracht moet de
moeder gemiddeld op de rand uitoefenen? (422 Nm; 169 N)
6) Twee massa’s, mA = 10,00 kg en mB = 13,00 kg zijn met elkaar verbonden door een
touw dat over een katrol geslagen is. De katrol is een homogene cilinder met een straal
0,38 m en heeft een massa van 3,10 kg. In eerste instantie bevindt mA zich op de grond
en mB op 2,50 m boven de grond. Dan wordt het systeem losgelaten. Gebruik behoud
van energie om de snelheid van mB te berekenen op het moment net voordat deze de
grond raakt. (Veronderstel dat de katrollager wrijvingsloos is) (2,44 m/s)
7) 4 kunstschaatsers met elk een massa van 60 kg houden elkaar bij de handen vast en
schaatsen op 1 rechte lijn met een totale lengte van 4,5 m. De kunstschaatser aan het
ene uiteinde stopt abrupt, zodat de lijn kunstschaatsers roteert rond de abrupt gestopte
kunstschaatser. Verwaarloos de wrijving.
a) Met welke snelheid moeten de kunstschaatsers schaatsen voor het rotatie-
manoeuvre zodat de snelste kunstschaatser roteert met een snelheid van 4
m/s? (3,11 m/s)
b) Hoeveel bedraagt de totale kracht op de snelste kunstschaatser tijdens het
roteren? (213 N)
8) Een kubus met een zijde 8,00 cm bevindt zich op een horizontaal ruw vlak. De statische
wrijvingscoëfficient is 0,80. Men duwt op de kubus met een horizontale kracht die
aangrijpt op een hoogte h boven het vlak. Hierbij is de kracht zodanig dat de kubus net
niet glijdt over het vlak. Bereken de maximale toegelaten hoogte zodat de kubus niet
kantelt. (0,0500 m)
2
