Samenvatting toegepaste fysica

Toegepaste fysica
De wetten van Newton
1 De wetten van Newton
1.1 Snelheid en de eerste wet van Newton
Kan afstand snel of traag afleggen, lange of korte tijdspanne = snelheid van een voorwerp


Snelheid vh voorwerp geeft weer hoe snel de positie van een vwp verandert
Groot
Snelheid heeft grootte, zin, richting  vectoriele grootheid
heid:
snelh
eid v
√ 2 2
v= v x + v y Eenhe
id:
Richting is altijd rakend aan de baan vh vwp dat beweegt. Zin van snelheid volgt zin van beweging
m/s
Snelheid vwp verandert  uitwendige oorzaak
Versnelling = verandering in snelheid  wordt veroorzaakt door een wisselwerking vh voorwerp met zijn
omgeving
Wisselwerking = kracht (duw tegen, trek aan)

Eerste wet van Newton (traagheidsbeginsel):

Wanneer er geen resulterende kracht inwerkt op een voorwerp, kan zijn snelheid niet veranderen Of een
voorwerp waarop geen resulterende kracht inwerkt, behoudt zijn bewegingstoestand




1.2 Versnelling en de tweede wat van Newton
Versnelling = verandering van snelheid  geeft weer hoe snelheid van een vwp verandert met de tijd


Versnelling ontbinden in 2 bijzondere componenten: tangentiële versnelling at en normaalversnelling an 
som is versnellingsvector

Tangentiële:

- Raakt baan  dez richting als snelheid
Groo
- Vertelt hoe grootte van snelheid verandert
theid
- Grote vector  snelheid verandert groter of kleiner
:
- Klein  snelheid verandert minder vlug versn
- Geen  verandert grootte van snelheid niet elling
a
Normale versnelling:
Eenh
- Loodrecht baan  loodrecht op snelheid eid:
- Vertelt iets over richting van snelheid (geen  verandert niet van richting)

, Tweede wet van Newton:
Een vwp ervaart altijd een versnelling wanneer er een
⃗
F =m ⃗a resulteerde kracht op inwerkt
Groothe
id:
! versnelling gevolg van kracht  in deze richting en zin kracht F
Maar massa zorgt voor veranderingen  groter m dan kleiner a Eenheid
: (kg .
! Meerdere uitwendige kracht  eerst vectoriele som m) / s2
= 1N



1.3 De derde wet van Newton
Voorwerpen integreren met elkaar als ze elkaar aantrekken of afduwen, werkt kracht op ene vwp omwille
vd aanwezigheid vh andere vwp en omgekeerd


Derde wet van Newton (wet van actie en reactie:

Wanneer 2 voorwerpen met elkaar integreren, dan zijn de krachten die de voorwerpen op elkaar uitoefenen
even groot, ze hebben dez richting, maar zijn tegengesteld in zin


8 actiekracht en reactiekracht grijpen niet op hetzelfde voorwerp aan



1.4 Enkele veel voorkomende krachten
1.4.1Gravitatiekracht
Massa’s evenredig met aantrekkingskracht, omgekeerd evenredig met kwadraat van afstand r
2
N .m
Evenredig constante Gfrav = 6,67 . 10-11 2
kg
Gravitatiekracht is verantwoordelijk voor gewicht van lichamen in buurt van aardopp M .m
F grav=G grav .
r2
Gewicht van een voorwerp is de kracht die dat voorwerp op zijn ondersteuning of ophanging Valversnelling g
uitoefent  gewicht is een kracht en geen massa !!!! dus in Newton = 9,81 m/s2


Zwaartekracht op massa:

⃗
F z =m ⃗g



1.4.2Normaalkracht
= kracht die je ondergaat vanwege ‘elastische’ ondergrond

! richting loodrecht op grond ⃗
N

,1.4.3 Veerkracht
Kracht evenredig met verplaatsing, evenredigheidscontante
= veerconstante k  stijfheid van veer
Groot
Wet van Hooke: ⃗
F =−kd heid:
veerc
onsta
nte k
Eenh
1.4.3Spankracht eid:
Vwp voortgetrokken door persoon mbv touw kracht S2 (vector), vwp S1 (vector)
N/m
S zijn spankrachten



2 Energie
2.1 Arbeid en energie
Arbeid A verband met kracht F die op een lichaam inwerkt en de verplaatsing d die daarbij gerealiseerd
wordt

Arbeid is scalair product van kracht en verplaatsing, geen vector
F ⋅ ⃗d=Fⅆ cos θ
A=⃗

Groot
- F ⅇn ⃗d evenwijdig zijn en dezelfde zin  arbeid max positief
⃗ heid:
arbei
- F ⅇn ⃗d loodrecht op elkaar  arbeid 0
⃗
dA
- F ⅇn ⃗d evenwijdig en tegengestelde zin  arbeid max negatief
⃗ Eenh
eid:
Als een voorwerp arbeid kan leveren, dan zeggen we dat het energie bezit
Nm of
Groothei
J d:
energie
2.2 Kinetische energie Eenheid:
Energie die een voorwerp (met m) bezit omwille van zijn snelheid v, wordt kinetische Joule (J)
energie genoemd. 1 cal =
4,186

1
Ekin = m v2
2


2.3 Potentiële energie
= energie die en voorwerp bezit omwille van positie in de ruimte

! moet in krachtveld zitten (krachtveld aarde, krachtveld veer, elektrisch krachtveld)

2.3.1 Potentiële energie in krachtveld vd aarde
Epot(h)= mgh
M: massa, g: valversnelling, h: hoogte v vwp tov aardopp

! ieder systeem streeft naar een minimum potentiële energie

, 2.3.2 Potentiële energie in het krachtveld van een veer

EKin( k: veerconstante, x: uitrekking tov rust
x)=
2
kx
2

2.4 Behoud van energie
Bij alle processen in de natuur blijft de totale energie van een gesloten systeem behouden
Bij alle klassieke processen van de natuur waarbij geen wrijvingskrachten gemoeid zijn is er bovendien
behoud van mechanische energie

Stelling behoud van mechanische energie: ene vorm energie omgezet in andere

Ekin(A) + Epot(A) = Ekin(B) + Epot(B) = cte
indien wrijving verwaarlozen




2.5 Fysica van trainingscomputer
Vermogen = verhoudding arbeid tot de tijdspanne waarbinnen arbeid geleverd wort



∆A Groo
P= theid
∆t
:
verm
ogen
P
De grootheid druk en temperatuur Eenh
eid:
J/s of
3 Dichtheid en druk
3.1 Dichtheid
= verhouding vd massa van het materiaal tov volume dat materiaal inneemt

m Groo
ρ=
V theid
:
Relatieve dichtheid dt = dichtheid van vaste stof bij een temperatuur T°C tot de dicht
dichtheid van water bij 4°C heid
Eenh
eid:

3.2 Druk Groot
Fn N heid:
P= = =Pa 1 bar = 105 Pa druk P
S m2 1 mbar = 1 hPa Eenhe
= groote vd kracht loodrecht op het opp/ groote vh opp id:
N/m2
= Pa