Hoofdstuk 1: Mechanica (deel 1)

Hoofdstuk 1: Mechanica (deel 1)
Natuurkunde VWO 2011/2012
www.lyceo.nl

Hoofdstuk 1: Mechanica (deel 1)
1. Mechanica
Rechtlijnige beweging
Kracht en moment
Arbeid en energie
Kromlijnige beweging
2. Golven en straling
Trilling en golf
Licht
Natuurkunde
Elektromagnetisch spectrum
(SE)
Radioactiviteit
3. Elektriciteit en
magnetisme
Elektrische stroom
Elektromagnetisme
Inductie en wisselstroom (SE)
Signaalverwerking (SE)
4. Warmteleer
Gas en vloeistof
(SE)
Thermische
processen (SE)
2 www.lyceo.nl

Rechtlijnige beweging
1. Mechanica
Rechtlijnige beweging Kracht en moment Arbeid en energie Kromlijnige Beweging
• De verplaatsing is het verschil in plaats:
• De snelheid is de tijdsafgeleide van verplaatsing:
• De versnelling is de tijdsafgeleide van snelheid:
st () sst ( ) st
( )
st () vt 2 1 st () a t
ds
vt () s() t
dt
x
s
t t
vt () at 3 www.lyceo.nl
v
gem
2
gem
dv
at () v() t
dt
v
agem
t
eind begin

Diagrammen
• Verplaatsing –tijd diagram
– Raaklijn geeft snelheid
• Snelheid –tijd diagram
– Raaklijn geeft versnelling
– Oppervlakte geeft verplaatsing
• Versnelling –tijd diagram
– Oppervlakte geeft snelheidverandering
4 www.lyceo.nl
st ()
vt ()
at ()
t
at ()
s
t
t
t
t

Eenparig rechtlijnige beweging
• Bij een eenparige rechtlijnige beweging blijven snelheid en richting over een
tijdsinterval ∆t constant.
– Voorbeeld: een fietser die met constante snelheid van 16,2 km/h naar school fietst.
Wat kan ik zeggen over deze beweging na vijf seconde?
at () 0
vt () v 4,5m/s
st () vt4,55 22,5m
at ()
vt ()
st ()
t
t t
s
15,75
v 4,5
m/ s
t
3,5
5 www.lyceo.nl
t
s

Eenparig versnelde beweging
• Bij een eenparige versnelde beweging blijft de snelheid over een tijdsinterval ∆t
niet constant.
– Voorbeeld: Een vrije val
Wat kan ik zeggen over deze beweging na vijf seconde?
2
at () g 9,81 m/ s vt ( ) gt9,81549,05 m/ s
at ()
vt ()
st ()
t
1 2 1
2
st () gt 9,815 122,6m
2 2
t t
6 www.lyceo.nl

Krachten
• Een kracht (in Newton) is een vector en heeft een:
– Grootte (lengte van pijl)
– Richting
– Aangrijpingspunt
1. Mechanica
Rechtlijnige beweging Kracht en moment Arbeid en energie Kromlijnige Beweging
• Er zijn veel verschillende krachten, bijvoorbeeld:
– Zwaartekracht F z = mg
– Normaalkracht F n = F z cos(α) α = 0 F N = F Z
– Veerkracht F v = C u
– Wrijvingskracht F w = μ F n
7 www.lyceo.nl
F

Wetten van Newton
• Eerste wet van Newton
– Een voorwerp waar geen resulterende kracht en moment op werkt, is in rust of beweegt
zich rechtlijnig met constante snelheid voort.
• Tweede wet van Newton
– De verandering van de beweging is
rechtevenredig met de resulterende
kracht en volgt de rechte lijn waarin
de kracht werkt.
• Derde wet van Newton
– Als een voorwerp A een kracht F actie op een
voorwerp B uitoefent, gaat deze kracht
gepaard met een even grote, maar
tegengestelde kracht F reactie van B op A.
∑F = F res = m · a
F actie = –F reactie
8 www.lyceo.nl

Krachten optellen
• Krachten kan je als vectoren optellen d.m.v. de kop‐staart methode
F1
F
3
F2
9 www.lyceo.nl
F1
F2
F
res
F
3

Krachten kan je ontbinden:
I. in een x en y component: II. met behulp van de parallellogram methode
•
•
•
Krachten ontbinden
F Fcos x
F Fsin y
F F F
2 2
x y
F
Fy
Fx
10 www.lyceo.nl
F z

Krachten ontbinden op een helling
Ontbind de krachten altijd in een component loodrecht op en parallel aan het
oppervlak.
Bij berekenen krachten op helling:
Teken alle krachten
Ontbind de zwaartekracht in de 2 componenten
Concludeer dat F N =F z
F res =F z
//
11 www.lyceo.nl

Moment
1. Mechanica
Rechtlijnige beweging Kracht en moment Arbeid en energie Kromlijnige Beweging
• Draaipunt: fysiek punt waar het object omheen kan draaien
• Werklijn: lijn die door de kracht gaat
• Arm: afstand tussen werklijn en draaipunt (altijd loodrecht!)
• Moment: M = F ∙ r [Nm]
• Momentenwet: linksom draaiende momenten = rechtsom draaiende momenten
Draaipunt
r
12 www.lyceo.nl
F
Werklijn

Moment
Hoe ga ik te werk?
Bepaal het draaipunt
Teken de bijbehorende armen
Schrijf de momentenwet op
Vul bekende waarden in
Reken de onbekende waarde uit
Controleer je antwoord
M2
250 F N
2
r2
Draaipunt
5 r m
13 www.lyceo.nl
1
80 F N
1
Voorbeeld
F 1 ∙ r 1 = F 2 ∙ r 2
80 ∙ 5 = 250 ∙ r 2
r 2 = (80 ∙ 5) ÷ 250 = 2m
Check!
M1

Tips & Tricks
• Bij grafieken
– Bekijk de assen en bedenk wat je aan de oppervlakte en raaklijn hebt.
– Bedenk wat je nodig hebt en lees de grafiek af. Teken de raaklijn of bepaal het oppervlak
(hokjes tellen!). Denk het niet alleen, maar schrijf ook alles op je blad.
• Bedenk goed wat voor beweging het is:
– Is de snelheid constant (en de versnelling dus nul)?
– Is de versnelling constant?
– Heb je te maken met vrije val?
Type diagram Oppervlakte Raaklijn
s,t ‐ v
v,t s a
a,t v ‐
14 www.lyceo.nl

Tips & Tricks
• Maak een schets!
– Vergeet geen enkele kracht mee te nemen
– Ontbind de krachten waar nodig
• Is het voorwerp in rust of versnelt het?
• Bedenk goed waar het draaipunt zit
• Zorg dat de bijbehorende armen loodrecht op de krachtlijn staat.
15 www.lyceo.nl