Initiatie Materiaalleer
Natuurkundige definities
Kracht (F)
Statisch
Dynamisch (versnelling, a (m/s^2)
Kracht= grootheid: (variabele, maatgetal, maateenheid, beduidende cijfers)
= vectorgrootheid: grootte+ richting (resulterende kracht)
Wet 1 Newton (traagheidswet): Een voorwerp waarop geen resulterende kracht werkt (Fr= 0),
is in rust of beweegt zich rechtlijnig voort met constante snelheid
Massa (m)
Grootheid is evenredig met de hoeveelheid materie in dat onderwerp
= som van alle deeltjes
m= mol (M) . deeltjes (n) (in gram)
Van massa naar volume (V)
Volumieke massa of dichtheid p (kg/m^3)
p=m/V en m=V . p (pwater= 1000kg/m^3 bij 4°C)
Wet 2 Newton (actie-reactie): F=m . a
Eenheid kracht= Newton, N=1kg . m/s^2
Gravitatiewet Newton: Twee massa’s (ma en mb) met r als tussenafstand trekken elkaar aan
G= g . ma/ra^2 = valversnelling/zwaarteveldsterkte
G= 9,81m/s^2 of 10m/s^2
F=G=m.g (andere G)
actie-reactie (rekenvoorbeelden)
1
,Sterkte Druk
Druksterkte (fc) of treksterkte (ft), klokgrafiek (trekproef/drukproef, meestal 20)
Eenheid: MPa (materiaaleigenschap)
Karaktistieke waarde (fck of ftk) = waarde die behaald wordt door 95% v/d proefstukken
Beton: fc (30-200), ft (3-20) 10x grotere trek dan druk! (druk zandgrond: 2MPa)
Warmte(transport) : conductie-geleiding-straling
Warmte (Q) in J(oule)
Warmtestroom (phi) of Q’ in W of J/s
Warmtestroomdichtheid (q) in W/m^2
Conductie: transport door snel-trillende mol die energie afgeven aan traag trillende mol (door
vaste stof
Convectie: warmtestroom door gas of water (verschil in luchtdruk, of gedwongen convectie)
Straling: transport door elektromagnetische straling, geen medium nodig
1353W/m^2=zonneconstante
Warmte in graden (Celsius, thèta of K(elvin) (T)), 0 K= -273,15 °C
Lambda = warmtegeleidingscoëfficiënt in W/m . K (rotswol= 0.035, pur=0.02)
hoge lambda= slecht isolatie
R = warmteweerstand R=d(ikte)/lambda in m^2K/W : hoge R= goede isolatie
Rtot= Ri=Rsi + de som van alle R + de som van R Luchtlaag + Rse
EM-spectrum: zichtbaar licht en infrarood
Straling van de zon wordt afgeremd door: absorptie, reflectie en diffuus
Direct: q= 1353 W/m^2 = zon constante (straling)
79% van de constante blijft over door afrem(absorbtie, diffusie, refelctie):
= 0.79 . 1353 W/m^2 = 1069 W/m^2
2
, Optica
Zichtbaar licht: 380-780nm
1 lumen = lichtstroom (phi, vermogen lichtbron + kleur v/h licht) die
in de eenheid van ruimtehoek ω (omega)(sterradiaal of sr)
door een puntbron met lichtsterkte (I) 1 candela (ongeveer de lichtsterkte van kaars)
wordt uitgezonden per tijdseenheid: φ=I.ω (1 lm = 1cd·sr)
de specifieke lichtstroom of het lichtrendement η of de lichtopbrengst =lichtstroom/opgenomen
(elektrisch) vermogen van een lichtbron in lm/W.
gloeilamp: 7-14 lm/W, 650nm golflengte en 100W geeft, 13,32 lichtstroom (lm/W) of 1332lm
halogeenlamp: 8-18 lm/W
ledlamp: 60-100 lm/W (590 cd, 224lm)
zon: 100lm/W; 2.56 E+28lm, vanaf 20.10^3 verblinding!
De lichtstroom ϕ is de totale hoeveelheid licht in een bundel
Een deel van een bundel licht heeft een kleinere lichtstroom ϕ in lumen (lm)
Maar! dezelfde lichtsterkte I in candela (cd)
De lichtstroom ϕ hangt af van het vermogen van de lichtbron + de kleur van het licht
lichtsterkte <> lichtbron: zie cursus
Lux; Verlichtingssterkte E (oppervlak) = Lichtstroom per eenheid van oppervlakte waarop licht
valt: E = φ/ A in lm/m²= lux (klaslokaal min 500 lux)
Luminantie L (lichtbron)= lichtsterkte per eenheid van opp. Van de lichtbron= helderheid
lichtbron
L=l/A in cd/m^2
=lichtsterkte per oppervlakt= A=pi*r^2
(op 2x de afstand van de bron is de lichtstroom 4x zo klein, net zoals de schijnbare opp v/d
lichtbron)
3
Natuurkundige definities
Kracht (F)
Statisch
Dynamisch (versnelling, a (m/s^2)
Kracht= grootheid: (variabele, maatgetal, maateenheid, beduidende cijfers)
= vectorgrootheid: grootte+ richting (resulterende kracht)
Wet 1 Newton (traagheidswet): Een voorwerp waarop geen resulterende kracht werkt (Fr= 0),
is in rust of beweegt zich rechtlijnig voort met constante snelheid
Massa (m)
Grootheid is evenredig met de hoeveelheid materie in dat onderwerp
= som van alle deeltjes
m= mol (M) . deeltjes (n) (in gram)
Van massa naar volume (V)
Volumieke massa of dichtheid p (kg/m^3)
p=m/V en m=V . p (pwater= 1000kg/m^3 bij 4°C)
Wet 2 Newton (actie-reactie): F=m . a
Eenheid kracht= Newton, N=1kg . m/s^2
Gravitatiewet Newton: Twee massa’s (ma en mb) met r als tussenafstand trekken elkaar aan
G= g . ma/ra^2 = valversnelling/zwaarteveldsterkte
G= 9,81m/s^2 of 10m/s^2
F=G=m.g (andere G)
actie-reactie (rekenvoorbeelden)
1
,Sterkte Druk
Druksterkte (fc) of treksterkte (ft), klokgrafiek (trekproef/drukproef, meestal 20)
Eenheid: MPa (materiaaleigenschap)
Karaktistieke waarde (fck of ftk) = waarde die behaald wordt door 95% v/d proefstukken
Beton: fc (30-200), ft (3-20) 10x grotere trek dan druk! (druk zandgrond: 2MPa)
Warmte(transport) : conductie-geleiding-straling
Warmte (Q) in J(oule)
Warmtestroom (phi) of Q’ in W of J/s
Warmtestroomdichtheid (q) in W/m^2
Conductie: transport door snel-trillende mol die energie afgeven aan traag trillende mol (door
vaste stof
Convectie: warmtestroom door gas of water (verschil in luchtdruk, of gedwongen convectie)
Straling: transport door elektromagnetische straling, geen medium nodig
1353W/m^2=zonneconstante
Warmte in graden (Celsius, thèta of K(elvin) (T)), 0 K= -273,15 °C
Lambda = warmtegeleidingscoëfficiënt in W/m . K (rotswol= 0.035, pur=0.02)
hoge lambda= slecht isolatie
R = warmteweerstand R=d(ikte)/lambda in m^2K/W : hoge R= goede isolatie
Rtot= Ri=Rsi + de som van alle R + de som van R Luchtlaag + Rse
EM-spectrum: zichtbaar licht en infrarood
Straling van de zon wordt afgeremd door: absorptie, reflectie en diffuus
Direct: q= 1353 W/m^2 = zon constante (straling)
79% van de constante blijft over door afrem(absorbtie, diffusie, refelctie):
= 0.79 . 1353 W/m^2 = 1069 W/m^2
2
, Optica
Zichtbaar licht: 380-780nm
1 lumen = lichtstroom (phi, vermogen lichtbron + kleur v/h licht) die
in de eenheid van ruimtehoek ω (omega)(sterradiaal of sr)
door een puntbron met lichtsterkte (I) 1 candela (ongeveer de lichtsterkte van kaars)
wordt uitgezonden per tijdseenheid: φ=I.ω (1 lm = 1cd·sr)
de specifieke lichtstroom of het lichtrendement η of de lichtopbrengst =lichtstroom/opgenomen
(elektrisch) vermogen van een lichtbron in lm/W.
gloeilamp: 7-14 lm/W, 650nm golflengte en 100W geeft, 13,32 lichtstroom (lm/W) of 1332lm
halogeenlamp: 8-18 lm/W
ledlamp: 60-100 lm/W (590 cd, 224lm)
zon: 100lm/W; 2.56 E+28lm, vanaf 20.10^3 verblinding!
De lichtstroom ϕ is de totale hoeveelheid licht in een bundel
Een deel van een bundel licht heeft een kleinere lichtstroom ϕ in lumen (lm)
Maar! dezelfde lichtsterkte I in candela (cd)
De lichtstroom ϕ hangt af van het vermogen van de lichtbron + de kleur van het licht
lichtsterkte <> lichtbron: zie cursus
Lux; Verlichtingssterkte E (oppervlak) = Lichtstroom per eenheid van oppervlakte waarop licht
valt: E = φ/ A in lm/m²= lux (klaslokaal min 500 lux)
Luminantie L (lichtbron)= lichtsterkte per eenheid van opp. Van de lichtbron= helderheid
lichtbron
L=l/A in cd/m^2
=lichtsterkte per oppervlakt= A=pi*r^2
(op 2x de afstand van de bron is de lichtstroom 4x zo klein, net zoals de schijnbare opp v/d
lichtbron)
3
