kracht en bewegingsverandering

de drie wetten van newton

Eerste wet van Newton

wet van traagheid:

elk object blijft in rust of in een gelijkmatige beweging in een rechte lijn, tenzij het door de werking van een externe kracht wordt gedwongen om van toestand te veranderen. (resulterende kracht)

for example: tightening of seat belts in a car when it stops quickly.

Wat betekent “traagheid”?

De neiging van een voorwerp om zijn bewegingstoestand te behouden (dus niet spontaan versnellen of stoppen).

→ neiging om niets te doen of onveranderd te blijven.

Wat gebeurt er als er géén kracht op een voorwerp werkt?

Het blijft stilstaan of beweegt rechtdoor met constante snelheid (ERB = eenparige rechtlijnige beweging).

Voorbeeld van traagheid

Je blijft naar voren vallen als een bus plots remt, omdat je lichaam wil blijven bewegen met dezelfde snelheid.

Wat is de resulterende kracht (Fr)?

De som van alle krachten op een voorwerp.

Alleen als Fr ≠ 0 verandert de beweging.

Eerste wet focus

Een kracht is nodig om de bewegingstoestand te veranderen, niet om ze te behouden.

Wat is wrijvingskracht (Fw)?

Een kracht die tegengesteld werkt aan de bewegingszin, door contact tussen oppervlakken.

Wanneer is er wrijving?

Altijd als een voorwerp in contact is met een oppervlak.

Van wat hangt de grootte van de wrijvingskracht af?

Van het oppervlak (glad of ruw) en van de normaalkracht (hoe zwaar het voorwerp is).

Statische vs dynamische wrijving

• Statische wrijving (µs): bij stilstaand voorwerp, groter

• Dynamische wrijving (µd): bij bewegend voorwerp, kleiner
  → µs > µd

Wat is luchtweerstand?

Een soort wrijvingskracht door de lucht, tegengesteld aan de beweging, groter bij hogere snelheid.

Tweede wet van Newton

de versnelling (a) van een voorwerp hangt af van de resulterende kracht (Fr) en de massa (m):
Formule: Fr = m × a

Wat betekent Fr = m × a in woorden?

Hoe groter de kracht, hoe groter de versnelling.
Hoe groter de massa, hoe kleiner de versnelling (bij dezelfde kracht).

Richting van kracht en versnelling

De kracht en versnelling hebben altijd dezelfde richting en zin.

Eenheid van versnelling

meter per seconde² (m/s²) of Newton per kilogram (N/kg)

Focus tweede wet

De resulterende kracht veroorzaakt een versnelling —

geen kracht = geen versnelling.

Voorbeeld tweede wet

Een lichte bal versnelt sneller dan een zware bij dezelfde duwkracht.

Vrije val zonder luchtweerstand

Alle voorwerpen vallen even snel (a = 9,81 m/s²), ongeacht hun massa.

vrije val mét luchtweerstand

De luchtweerstand neemt toe tot ze even groot is als de zwaartekracht → resulterende kracht
= 0 → constante valsnelheid.

Ontbinden van krachten

Een schuine kracht kun je splitsen in twee delen:

• een evenwijdige component (verandert snelheid)

• een loodrechte component (verandert richting of zorgt voor normaalkracht)

Zwaartekracht op helling

De zwaartekracht heeft twee componenten:

• langs de helling: zorgt voor versnelling

• loodrecht op helling: normaalkracht

Derde wet van Newton

voor elke kracht (actie) bestaat een even grote, tegengesteld gerichte kracht (reactie).

→ stelt dat voor elke actie een gelijke en tegengestelde reactie bestaat.

Actie-reactie voorbeeld (muur)

Je duwt tegen de muur → muur duwt even hard terug tegen jou.

Actie-reactie voorbeeld (bal trappen)

Je voet oefent kracht uit op de bal → bal oefent even grote kracht uit op je voet.

Wat maakt voortbeweging mogelijk?

Actie-reactie en wrijving: je duwt de grond achteruit, de grond duwt jou vooruit.

Voorbeeld actie-reactie: raket

Gas wordt naar beneden geduwd → raket krijgt een even grote kracht naar boven.

Wat bepaalt hoe snel iets beweegt bij actie-reactie?

De massa: kleinste massa = grootste versnelling, grootste massa = kleinste versnelling.

Voorbeeld actie-reactie met kind en volwassene

Ze duwen elkaar weg → kind (kleinere massa) krijgt grotere versnelling.

Focus derde wet

Actie- en reactiekrachten zijn altijd even groot, maar werken op verschillende voorwerpen.

Samenvatting drie wetten

1⃣ Geen kracht = beweging blijft hetzelfde
2⃣ Kracht veroorzaakt versnelling (F = m·a)
3⃣ Elke kracht heeft een even grote tegenkracht

Tweede wet van Newton (formule)

Fr = m × a

• Fr = resulterende kracht (N)

• m = massa (kg)

• a = versnelling (m/s²)

Zwaartekracht (formule)

Fz = m × g

• g = 9,81 N/kg

• Fz = zwaartekracht in Newton

• m = massa in kg

Wrijvingskracht (formule)

Fw = µ × FN

• µ = wrijvingscoëfficiënt
  FN = normaalkracht (N)

Evenwicht of constante snelheid

Fr = 0 N

• De krachten zijn in evenwicht

• Geen versnelling → constante snelheid of rust