Nova Natuurkunde MAX 2020 deel A - Hoofdstuk 2 - Krachten oefentoetsen & antwoorden

a) Bij plastische vervorming.  Toelichting: Je hebt plastische en elastische vervorming. Bij elastische vervorming is een vervorming niet blijvend nadat er op een materiaal kracht uitgeoefend is. Bij plastische vervorming is dit wel blijvend.  b) Rolwrijving en luchtwrijving zijn de wrijvingskrachten die een tegenwerkende kracht kunnen veroorzaken. c) De stugheid van een veer geeft aan hoe makkelijk die uitrekt. Hoe stugger een veer hoe lastiger deze dan uitrekt. Hoe stugger de veer, hoe meer kracht je nodig hebt om de veer uit te rekken. Een hele stugge veer heeft dus ook een grote veerconstante. d) De middelpuntzoekende kracht. e) Gewicht en de zwaartekracht zijn niet hetzelfde. Het gewicht van een voorwerp is een gevolg van de zwaartekracht. Bijvoorbeeld: Een pak suiker met een massa van 1 kilogram wordt hier op aarde met  9,81 N/kg  aangetrokken door de zwaartekracht. Dit betekent dat het gewicht van het pak suiker op aarde  Fz = m * g = 1,0 * 9,8 = 9,8 N  is. Het pak suiker oefent dus een kracht van 9,81 N uit op zijn ondergrond. Zouden we ditzelfde pak suiker op Mars op een tafel neerzetten is het gewicht anders. Op Mars wordt er aan hetzelfde pak suiker met een kracht van 3,74 N/kg getrokken (de zwaartekracht is daar dus minder sterk). Dit betekent dat het pak suiker daar een gewicht heeft van  Fz = m * g = 1,0 * 3,74 = 3,74 N. De massa is dus overal hetzelfde. Dit geldt niet dus niet voor gewicht. f) Dan vertraagt de beweging van het voorwerp. De snelheid van het voorwerp wordt dus steeds kleiner.  g) De Eerste Wet van Newton stelt dat wanneer de resultante kracht van een object 0 N bedraagt het voorwerp stilstaat of het met een constante snelheid langs een rechte lijn beweegt.   a) De drie kenmerken van een vectorgrootheid zijn:Een grootte (in een tekening aangegeven met de lengte van de pijl)Een richtingEen aangrijpingspunt (in een tekening het startpunt van de pijl)b) Voorbeeld van een goede tekening (met krachtenschaal 1 cm = 100 N)Er werken twee krachten tussen de man en de muur: de spierkracht van de man (naar links gericht) en de normaalkracht die de muur tegenovergesteld aan de spierkracht van de man uitoefent  (naar rechts gericht).Spierkracht (groene pijl): De spierkracht die de man uitoefent is 450 N. De tekenschaal is 1 cm = 100 N. Dit betekent dat de pijl 450/100 = 4,5 cm lang moet zijn. De pijl start vanaf  het punt waar de man contact heeft met de muur. Dit is het aangrijpingspunt.De man duwt tegen de muur aan, dus de richting van de kracht is naar links gericht.Normaalkracht (gele pijl): De normaalkracht is de kracht die de muur uitoefent tegengesteld aan de spierkracht van de man. Anders zou er geen sprake zijn van een krachtenevenwicht.De normaalkracht is heeft dezelfde grootte als de spierkracht. Dit betekent dat de pijl die getekend moet worden ook 4,5 cm lang is. De pijl start ook op het punt waar er contact is tussen de muur en de man. De normaalkracht heft de spierkracht precies op. Dit betekent dat de richting exact tegenovergesteld is aan de spierkracht van de man en dus naar rechts is gericht.Let op: In deze uitwerking is er gewerkt met een krachtenschaal van 1 cm = 100 N. Bij een ander gekozen krachtenschaal zijn de lengtes van de pijlen anders. Bijvoorbeeld bij een schaal 1 cm = 50 N zouden de pijlen 450/50 = 9 cm per stuk zijn.c) De muur zou instabiel in evenwicht zijn wanneer het zwaartepunt van de muur boven het steunvlak komt. Dan zou deze omvallen. De zwaartekracht op de piano, de spierkracht van de man en de spankracht in de touwen spelen hierbij een rol.   Een satelliet wordt aangetrokken door de aarde. De zwaartekracht werkt hier dus nog (heel zwakjes) op. Hierdoor is de satelliet continu in een vrije val. Doordat de satelliet een hoge baansnelheid heeft komt deze nooit op aarde terecht. De satelliet blijft namelijk om de aarde heen draaien. Het is daardoor continu in een vrije val. Voorwerpen die constant in een vrije val verkeren, zijn in feite gewichtloos.   Antwoord: D Toelichting: De resultante kracht moet 0 N bedragen om een object met een constante snelheid te laten bewegen. Dat betekent dat er moet gelden resultante kracht - weerstandskrachten = 0 N. Dit valt enkel te bereiken wanneer de resultante kracht even groot is als de weerstandskrachten. Aangezien de weerstandskracht 480 N bedraagt, zal de kracht die de motor moet leveren (de resultante kracht) ook 480 N moeten bedragen.   Ten slotte moet je de groene pijl meten (dit is namelijk de nettokracht). De pijl is ongeveer 5,9 centimeter lang. Berekenen met de krachtenschaal geeft dan  30 N/cm * 5,9 = 177 N  . De nettokracht is dus 177 N.   Meestal wordt bij opgaven waar je zelf zaken moet opmeten rekening gehouden met een onnauwkeurigheid van maximaal 10%.   a) De resultante kracht is het grootst wanneer de snelheidsverandering ook het grootst is. Dit is tussen t = 0s en t = 3s het geval. b) Wanneer de resultante kracht even groot is als de weerstandskrachten beweegt een object zich met constante snelheid voort. Dit is in het diagram het geval wanneer de grafiek horizontaal loopt (er is dan geen snelheidsverandering). Dit is dus tussen t = 3s en 6s en tussen t = 8s en t = 16s. c) Wanneer de resultante kracht tegenovergesteld is aan de bewegingsrichting vertraagt het object. De snelheid daalt dan. Dit is tussen t = 6s en t = 8s het geval.   Deze vraag bestaat uit twee delen: eerst de kracht die de onbekende stof op de veer uitoefent berekenen en vervolgens met dat gegeven de massa van de onbekende stof berekenen. De kracht die op de veer wordt uitgeoefend kan berekend worden met  F = C * u  . Dit invullen geeft:  F = 2 N/cm * 11,5 cm = 23 N  . Dit is de kracht die op de veer wordt uitgeoefend wanneer de onbekende stof aan de veer hangt. Dit is ook de zwaartekracht die werkt op de onbekende stof. Daarmee valt verder te rekenen. Vervolgens kan met de formule  Fz = m * g  berekend worden wat de massa van de onbekende stof is.  Invullen geeft:  Fz = m * g → m = Fz/g = 23N /1,62N/kg = 14,198 kg