Kracht en Beweging

In exameneenheid K/9 Kracht en veiligheid en V/1 Veiligheid in het verkeer wordt beschreven wat je moet weten over kracht en beweging in het vak NaSk1. Je leert hoe krachten zoals wrijving, traagheid en veiligheidsconstructies invloed hebben op beweging en veiligheid in het verkeer. De kennis uit deze eenheden wordt in het centraal examen NaSk1 getoetst. Alle onderstaande onderdelen kunnen in een examenvraag voorkomen.

Inleiding#

In dit hoofdstuk leer je hoe krachten beweging beïnvloeden en hoe je veiligheid in het verkeer kunt verbeteren. Je onderzoekt hoe krachten zoals wrijving, traagheid en remkracht werken, en hoe je deze kunt toepassen in praktische situaties. Het hoofdstuk hoort bij exameneenheid K/9 – Kracht en veiligheid en V/1 – Veiligheid in het verkeer, en bevat daarnaast onderdelen uit K/3 – Leervaardigheden in het vak natuurkunde.

Over dit hoofdstuk#

Het hoofdstuk Kracht en Beweging behandelt:

• Voortstuwing en tegenwerkende krachten (luchtwrijving, rolwrijving, nettokracht)
• Optrekken en afremmen (traagheid, kracht, massa en versnelling)
• Veiligheid in het verkeer
• Kracht en arbeid

Relevante exameneenheden en subeenheden#

Na dit hoofdstuk kun je:

• Krachten zoals wrijving, remkracht en aandrijfkracht correct gebruiken en berekenen.
• Uitleggen hoe traagheid en massa de beweging van voorwerpen beïnvloeden.
• Berekeningen uitvoeren met arbeid, kracht en energie.
• De werking van veiligheidsconstructies in voertuigen verklaren.

K/3/1 Informatie uit tabellen, schema’s, diagrammen, foto’s en video’s selecteren en verwerken.#

k/3/3 Grootheden en eenheden#

k/3/9 Gegevens grafisch presenteren en conclusies trekken.#

k/9/1 Soorten krachten#

Om bewegingen te beschrijven gebruik je krachten. Krachten hebben een grootte, richting en aangrijpingspunt.

Wrijvingskracht#

Wrijvingskracht werkt tegen de beweging in. Er zijn twee belangrijke soorten:

• Luchtwrijving: Ontstaat doordat een voorwerp lucht moet verdringen.
• Rolwrijving: Ontstaat doordat banden en wegdek vervormen.

Manieren om wrijving te verminderen:

• Stroomlijnen (bijv. vorm van een raceauto)
• Glad wegdek en harde banden

k/9/6 Nettokracht en beweging#

De nettokracht is de som van alle krachten die op een voorwerp werkt. De nettokracht wordt ook wel de resulterende kracht genoemd.

De formule voor de nettokracht is (NIET IN DE BINAS):

Dit geldt voor alle krachten die over dezelfde werklijn werken.

De werklijn is de rechte lijn waarlangs een kracht werkt. Als alle krachten langs dezelfde lijn werken, kun je ze bij elkaar optellen of van elkaar aftrekken.

Hierbij is:

• de som van alle krachten die over dezelfde werklijn werken.
• zijn de losse krachten die op een voorwerp werken. Krachten naar links zijn negatief en krachten naar rechts zijn positief (dit is een afspraak).

Voorbeeld

Een kar wordt vanuit stilstand getrokken door twee trekkers aan elke kant met verschillende krachten. Aan de linkerkant wordt met een kracht van 150 Newton getrokken en aan de rechterkant met een kracht van 100 Newton.

→ Bereken de nettokracht.

Gegevens:

(kracht naar links)
(kracht naar rechts)

Gevraagd:

Formule:

Uitwerking:

Controle:

De kar versnelt naar links, wat overeenkomt met een negatieve nettokracht van -50 N naar links.

k/9/7 Traagheid#

Traagheid is de weerstand van een voorwerp tegen verandering in beweging.

• Hoe groter de massa, hoe groter de traagheid.
• Formule:

Versnelling van een kist met koelkast

Op een kist van 50 kg staat een koelkast van 200 kg. Een oranje poppetje oefent een kracht van 300 N uit op de kist met daarop de koelkast. Er is geen wrijving.

→ Bereken de versnelling van het geheel.

maximumscore 3

antwoord:

1. gebruik van de formule
2. juist berekenen van de totale massa:
3. rest van de berekening juist, met correcte eenheid

• Gegevens:

• Gevraagd:

• Formule:

• Uitwerking:

• Controle

k/9/8 Veiligheidsconstructies#

Constructies die de gevolgen van een botsing verminderen:

• Veiligheidsgordel: Spreidt de kracht over een groter oppervlak.
• Airbag: Vertraagt het lichaam geleidelijk.
• Veiligheidshelm: Beschermt het hoofd bij botsingen (bijv. voor motorrijders en fietsers).
• Kreukelzone: Vervormt om energie te absorberen.
• Kooiconstructie: Beschermt inzittenden door krachten op te vangen.
• Hoofdsteun: Beschermt de nek bij aanrijding van achteren.

k/9/9 Veiligheidsfactoren tijdens het rijden#

Invloedsfactoren op veiligheid#

• Reactietijd: beïnvloedt reactieafstand.
• Rijsnelheid: hogere snelheid → langere remweg en reactieafstand.
• Wegdek en banden: slijtage, gladheid, of nat wegdek verminderen wrijving → langere remweg.
• Weersomstandigheden: regen, sneeuw, ijs verminderen wrijving → langere remweg.

v/1/1 Berekeningen met kracht en energie#

Kracht, massa en versnelling/vertraging#

De formule voor kracht, massa en versnelling/vertraging is:

Waarbij:

• F: kracht (N)
• m: massa (kg)
• a: versnelling/vertraging (m/s²)

Arbeid#

Arbeid is kracht maal afstand:

Waarbij:

• W: arbeid (J)
• s: afstand (m)

Voorbeeld

Een kracht van 50 N verricht arbeid over een afstand van 2 meter.

→ Bereken de verrichte arbeid.

Gegevens:

Gevraagd:

Formule:

Uitwerking:

Controle

Arbeid bij het lopen van het Pieterpad

Een wandelaar legt het volledige Pieterpad af van 501 km. Tijdens het wandelen oefent de wandelaar een gemiddelde horizontale kracht van 45 N uit om zichzelf voort te bewegen.

→ Bereken de totale verrichte arbeid tijdens het lopen van het Pieterpad.

maximumscore 3

antwoord:

1. gebruik van de formule
2. juist omrekenen van de afstand:
3. rest van de berekening juist

• Gegevens:

• Gevraagd:

• Formule:

• Uitwerking:

Dit is afgerond:

• Controle

Bewegingsenergie#

Bewegingsenergie hangt af van massa en snelheid:

Zwaarte-energie#

Zwaarte-energie hangt af van massa, zwaartekracht en hoogte:

Stopafstand#

De stopafstand bestaat uit:

1. Reactieafstand: Afstand tijdens de reactietijd.
2. Remafstand: Afstand tijdens het remmen.

Formule:

Veilige snelheid#

Een veilige snelheid hangt af van:

• Reactietijd
• Staat van de banden en wegdek
• Weersomstandigheden