Nova NaSk1 4e ed - Hoofdstuk 11 - Kracht en beweging oefentoetsen & antwoorden

Grootheid Symbool Eenheid Symbool Kracht / nettokracht F Newton N Massa m kilogram kg Versnelling a meter per seconde kwadraat $\rm m/s^2$ Arbeid W Newtonmeter of Joule Nm of J Afstand s meter m   Twee tegenwerkende krachten zijn de luchtwrijving en de rolwrijving.   a) Omdat de kist stil blijft staan, en de snelheid constant is ( 0km/h) is de resultante kracht 0 Newton. Dat betekent dat de tegenwerkende kracht gelijk is aan de voortstuwende kracht, dus 500 Newton. b) Als Gijs stopt met duwen, en de kist beweegt niet, is de resultante kracht 0 Newton. Omdat de voortstuwende kracht 0 Newton is, is de tegenwerkende kracht ook 0 Newton. c) Omdat de kist met een constante snelheid beweegt, is de resultante kracht 0 Newton. Ze duwen met een kracht van 900 Newton, dus de tegenwerkende kracht is ook 900 Newton. d) Wanneer de voortstuwende kracht groter is dan de tegenwerkende kracht, is er dus een resultante kracht. Dat betekent dat er een versnelling is en dus dat de kist steeds sneller gaat en geen constante snelheid heeft. e) Naast de tegenwerkende en voortstuwende kracht, spelen ook de zwaartekracht en normaalkracht een rol. Deze zijn tegenovergesteld aan elkaar en zijn ook gelijk aan elkaar. Dat betekent dat ook in verticale richting de resultante kracht 0 Newton is.    Een massa met een constante snelheid wil diezelfde snelheid en richting behouden. (Toelichting: Daarom kost het kracht om een massa te versnellen of te vertragen of van richting te veranderen. Er geldt hoe groter de massa is, hoe groter de kracht moet zijn om dit voorwerp te versnellen/vertragen of van richting te laten veranderen.)    Een grotere kreukelzone zorgt voor een langere remweg voor de inzittenden. De voorkant van de auto deukt in, waardoor de personen nog iets langer de tijd hebben om naar voren te bewegen. De kracht die dan vrijkomt op de personen is lager, omdat de afstand langer is.    Er zitten hoofdsteunen in auto’s om je nek te beschermen. Wanneer je van achteren aangereden wordt, schiet de auto naar voren, maar zal je lichaam (en je hoofd dus) naar achteren willen schieten. (zie ook begrip traagheid). Om nekletsel te voorkomen zit er een hoofdsteun die je hoofd tegenhoudt en dus ook beschermt. (Toelichting: Het is dan uiteraard wel van belang dat deze goed is afgesteld, anders verliest hij zijn werking.)    De nettokracht (F) bereken je door de massa (m) te vermenigvuldigen met de versnelling (a). F = m x a   Je lichaam wil dezelfde richting aanhouden omdat traagheid een rol speelt. Wanneer je een bocht naar rechts maakt, zul je voelen dat je in de auto naar links gaat hangen, omdat je lichaam eigenlijk rechtdoor wil.    De arbeid (W) bereken je door de kracht (F) te vermenigvuldigen met de afstand (s)   Gegeven: Kracht (F) = 600 N en afstand (s) = 2,3 km = 2300 meterGevraagd: Arbeid (W) in Newtonmeter (Nm) of Joule (J)Formule: W = F x sBerekening: W = 600 x 2,3 = 1.380 Nm of 1.380 JouleConclusie: De arbeid die ze levert is 1.380 Joule.   Gegeven: Kracht (F) = 75 x 10 = 750 N en afstand (s) = 30 meterGevraagd: Arbeid (W) in Newtonmeter (Nm) of Joule (J)Formule: W = F x sBerekening: W = 750 x 30 = 22.500 Nm of 22.500 JouleConclusie: De arbeid die de verhuizer verricht is 22.500 Joule     Situatie Stopafstand wordt groter Stopafstand wordt kleiner Je gaat vanaf een oprit de snelweg op. x Het begint ineens te regenen. x Je gaat langzamer rijden omdat er meer verkeer op de weg is. x Er stappen vier mensen uit de auto. x   Mogelijke antwoorden zijn: auto, trein, gasfornuis, tractor, boiler.   Mogelijke antwoorden zijn: elektrische auto, elektrische fiets, laptop, waterkoker. Eigenlijk alles waar een stekker aan zit.   a) Bij een hoge snelheid is de kans op kantelen het grootst. b) In een bocht is de kans op kantelen het grootst. c) Met een grote massa is de kans op kantelen het grootst.   a) Omdat je steeds sneller gaat, is de zwaartekracht groter dan de wrijvingskracht. b) Omdat je met een constante snelheid gaat, is de zwaartekracht even groot als de wrijvingskracht. c) Je snelheid neemt af, dus er is een vertraging. De zwaartekracht is even groot als de wrijvingskracht. d) Omdat je met een constante snelheid gaat, is de zwaartekracht even groot als de wrijvingskracht.    a) Gegeven: snelheid (v) = 90 km/h = 25 m/s en tijd (t) = 5,0 secondeGevraagd: versnelling (a) in $\rm m/s^2$Formule: a = v / tBerekening: a = 25 / 5,0 = 5,0 $\rm m/s^2$Conclusie: De versnelling is 5,0b) Gegeven: versnelling (a) = 5,0 $\rm m/s^2$ en massa (m) = 900 kgGevraagd: nettokracht (F) in NewtonFormule: F = m x aBerekening: F = 900 x 5 = 4500 NConclusie: De nettokracht is 4500 N  a) Gegeven: kracht (F) = 600 Newton en afstand (s) = 1,5 meterGevraagd: Arbeid (W) in Newtonmeter (Nm) of Joule (J)Formule: W = F x sBerekening: W = 600 x 1,5 = 900 Nm of 900 JouleConclusie: De arbeid die je verricht is 900 Jouleb) Gegeven: Energie/Arbeid (E) = 900 Joule en tijd (t) = 3,0 seconde.Gevraagd: Vermogen (P) in WattFormule: E = P x t → P = E/tBerekening: P = 900 / 3,0 = 300 WattConclusie: Het vermogen is 300 Wattc) 600 Joule = 40% (600 / 40) x 100 = 1500 Joule   a) Gegeven: hoogte (h) = 10 meter en massa (m) = 2,0 kgGevraagd: Zwaarte-energie (Ez) in JouleFormule: Ez = m x g x hBerekening: Ez = 2,0 x 10 x 100 = 2.000 JouleConclusie: De zwaarte-energie van deze verrekijker is 2.000 Joule.b) Omdat je de luchtwrijving mag verwaarlozen, is de kinetische energie (Ek) gelijk aan de zwaarte-energie (Ez) dus 2.000 Joule. Gegeven: Kinetische energie (Ek) = 2.000 Joule en massa (m) = 2,0 kg. Gevraagd: snelheid (v) in meter per seconde (m/s) Formule: Ek = ½ x m x v^2 Berekening: 2.000 = ½ x 2,0 x v^22.000 = v^2v = (wortel van 2000) = 44,7 m/sConclusie: De snelheid waarmee de verrekijker op de grond valt is 44,7 m/s. c) In werkelijkheid zal de snelheid lager zijn, omdat de luchtwrijving wel degelijk een rol speelt. Zij vertraagt de snelheid. De energieën die je dan aan elkaar gelijk moet stellen zijn: Zwaarte-energie + wrijvingsenergie (warmte) = Kinetische energie Ez + Q = Ek   Gegeven: snelheid (v) = 100 km/h = 27,8 m/s en de tijd (t) is 2,0 secondeGevraagd: afstand (s) in meterFormule: s = v x tBerekening: s = 27,8 x 2,0 = 55,6 meterConclusie: De afstand is 55,6 meter