Afdeling:Natuurkunde/Inleiding in de natuurkunde/Krachten: verschil tussen versies

 

Laten we een kijken naar een touw dat over een katrol loopt naar een gewicht toe.

 

Hier werkt een kracht van 10 N langs het touw, want de pijl is 1 cm lang en de krachtenschaal is 1 cm ↔ 10 N.

====Toelichting: verplaatsten langs de werklijn====

Het maakt nu niet uit waar je precies aan het touw trekt. Langs de werklijn van de kracht mag je hem verplaatsten. Met andere woorden: in onderstaande tekening is het krachtenspel gelijk gebleven.

Een ander voorbeeld bestaat uit onderstaande balken die op 2 muurtjes liggen.

De belasting van de balk is gelijk, of de kracht nu van boven of van onderen komt. Je mag de kracht langs de werklijn verplaatsten.

====Toelichting: krachten langs dezelfde werklijn====

Zie onderstaand voorbeeld:

 

De resulterende kracht F_r is hier:

F_r = 400 – 200 – 300 = -100N

 

 

====Toelichting: krachten dwars op elkaar====

 

Stel dat de rivier stroomt met 5 km/uur zoals in onderstaande tekening. En stel dat je dwars op de rivier naar de overkant vaart met 5 km/uur. Dan zie je vast wel in dat je niet precies aan de overkant aankomt, maar ergens schuin naar voren.

 

Je kunt nu zeggen dat je voor elke meter die je vooruit gaat, je ook een meter naar rechts gaat. Je gaat dus onder 45° schuin rechts naar voren.

 

Het optellen van krachten werkt op dezelfde manier. Als er een kracht werkt van 300 N verticaal en een kracht van 400 N horizon¬taal, dan kunnen we daar het volgende plaatje bij tekenen.

 

Ook nu weer, zien we een rechthoekige driehoek, waarvan we de rechte zijden kennen. Met behulp van de stelling van Pythagoras kunnen we nu uitrekenen hoe groot de schuine zijde is.

====Toelichting: gevorkte krachten====

In de praktijk zie je ook vaak dat een last wordt gedragen aan 2 kabels. In die kabels werkt dan dezelfde kracht. Kijk bijvoorbeeld naar onderstaande figuur.

 

De stalen balk trekt via de 2 gevorkte kabels aan de hoofd¬kabel. Met welke kracht trekt hij nu aan de hoofdkabel? Om dat zichtbaar te maken, moeten we de krachten F₁ en F₂ bij elkaar optellen door ze bij wijze van spreken 'kop aan staart' te leggen, zoals in onderstaande figuur.

 

Zo ontstaat de resulterende kracht F_r.

 

De grootte van F₁ en F₂ is afhankelijk van de hoek die de 2 kabels maken. In onderstaande figuur is weergegeven hoe groot F1 en F₂ bij verschillende hoeken worden. We gaan er vanuit dat de last steeds 1000 N is.

 

Als de kabels helemaal geen hoek maken (ze lopen parallel), dan wordt de 500 N verdeeld over de beide kabels, maar vaak is deze constructie onpraktisch, want het verschuift het ophangprobleem naar de lat erboven.

 

Stel dat er iemand een touw heeft verbonden aan de bovenkant van een steiger om te testen of hij wel een beetje stevig is.

 

Welke deel van deze kracht trekt nu horizontaal aan de steiger en welke deel van de kracht trekt de steiger verticaal naar beneden?

 

Daarvoor tekenen we horizontale en verticale hulplijnen.

 

Langs die hulplijnen zullen de horizontale kracht F_h en de verticale kracht F_v werken. Zie onderstaande tekening.

Alleen de kracht F_h doet de steiger kantelen. F_v doet daaraan niet mee.

 

Jij hebt een gewicht en duwt op de grond. De grond duwt terug omhoog. Die kracht zijn even groot. Zie onderstaande 2 figuren.

 

In elk gebouw geldt dat feitelijk ook. Laten we eens kijken naar onderstaande tekening waarin een dak op een muur rust.

 

Stel nu eens dat de massa van dat dak in totaal 500 kg is. Dan mogen we ervan uit gaan dat het gewicht 5000 N is. De muren zullen nu dus met elk 2500 N moeten terugduwen om alles in rust te houden.

 

Je kunt steeds een rekensom van alle krachten. Daarbij zet je alle naar beneden gerichte krachten links van het '='-teken. En alle naar boven gerichte krachten rechts. Dat ziet er als volgt uit: