Samenvatting Natuurkunde (Deel N)

1 Kracht
Een kracht is elke oorzaak van vervorming of verandering van de bewegingstoestand van een
voorwerp
Symbool: F Latijn “fortis” (krachtig), Frans/Engels “force”

1.1 Een kracht kan
• een “statische” werking hebben (vervorming)
Bv: Uitrekken van een elastiek, doorbuigen van een plank, indrukken van een spons

• een “dynamische” werking hebben (beweging)
Bv: Iets in beweging brengen, iets laten vallen, iets van richting doen veranderen, iets
afremmen
= verandering van versnelling, a(acceleratie) [m/s² ]

1.2 Krachten zijn grootheden.
Je kan ze meten met een meettoestel, zoals een lengte
Lengte L = 250,0 cm
Kracht F = 250,0 kN

• L ,F = een variabele ⇒ wat we meten

• 250 = het maatgetal ⇒ hoeveelheid (grootte)

• cm, kN = de maateenheid ⇒ aanduiding van schaal

• , 0 = # beduidende cijfers (BC) ⇒de nauwkeurigheid

1.3 Krachten zijn vectorgrootheden
= hebben een grootte + een richting
Bv: zwaartekracht naar middelpunt aarde
↕
Scalaire grootheden hebben enkel een grootte
Bv: temperatuur °C
Vectorgrootheden kunnen opgeteld worden d.m.v. een vectoroptelling




Een voorwerp waarop geen resulterende kracht werkt (Fr = 0), is in rust of beweegt zich rechtlijnig
voort met constante snelheid (want ook geen wrijving)

⇒“eerste wet van Newton”



2 Soorten krachten
• wrijvingskracht


1

, • spierkracht

• veerkracht

• zwaartekracht

• magnetische kracht

• elektrische kracht

• …

3 De massa m van een voorwerp
= een grootheid evenredig met de hoeveelheid materie in dat voorwerp
= som van de massa van alle deeltjes (moleculen, atomen, ionen, subatomaire deeltjes)
= product van de hoeveelheid deeltjes n met de molaire massa M
m=M.n
m [g] = massa
M [g/mol] = de molaire massa, de massa van één mol materie
n [mol] = SI* eenheid voor een hoeveelheid deeltjes * Système International d'unités



3.1.1 Van mol naar g en vice versa
1 mol = 6,02214.1023 deeltjes (constante van Avogadro)
= hoeveelheid stof van een systeem dat evenveel deeltjes bevat als er atomen zijn in 12 g koolstof-12
De eenheid van massa, u (unity) is gedefinieerd als 1/12 x de massa van het
C-12 atoom = 1,66054 10-24g
Eén atoom C-12 heeft een massa van 12u = 1,99265 10-23g

→ Eén mol C-12 heeft een massa van: 6,02214.1023 . 12u = 12 g



3.1.2 Van massa naar volume (mol is niet praktisch om mee te werken)
MC-12 = 12 g/mol ↔ MFe = 55,85 g/mol (ijzer)

→ Volumieke massa of dichtheid ρ [kg/m3 ]
m=V.ρ
Bv: één mol ijzer neemt een volume in van 7,1056 cm³
ρFe = 55,85 g / 7,1056 cm³ = 7,860 g/cm³ = 7860 kg/m³



3.2 Praktische definitie kg
1 kg = massa van 1 l water bij 4 °C
1000 l water (V = 1m³) = 1000 kg


2

, ρwater = 1000 kg/m³ bij 4 °C
Ter vergelijking: ρlucht = 1,3 kg/m³ (gasmengsels zijn lichter)



4 Newton wist dat het moeilijker was om iets zwaar in beweging te
brengen dan iets licht
Vaststelling: de versnelling halveert als de massa verdubbelt (bij even hard duwen)
Het product van massa m en versnelling a is constant voor een gegeven kracht

==> Het is een goed maatgetal voor de grootte van een kracht
F=m.a
“tweede wet van Newton”
De eenheid van kracht = Newton, N = 1 kg.m/s² = de kracht die een voorwerp met een massa van 1kg
een versnelling van 1m/s² geeft.



4.1 Twee massa’s ma en mb met afstand r tussen hun zwaartepunten trekken elkaar
aan
𝐺𝐺 ∗ 𝑚𝑚𝑎𝑎 ∗ 𝑚𝑚𝑏𝑏
𝐹𝐹𝑧𝑧 = met G = 6,67𝐸𝐸 −11 Nm²/kg² = gravitatieconstante
𝑟𝑟2


“gravitatiewet van Newton”
ma = 0,596312.1025kg = massa aarde
r = 6.367.451 m = straal aarde
𝐺𝐺 ∗ 𝑚𝑚𝑎𝑎
naar analogie met F = m . a → Fz = G = m . g 𝑔𝑔 =
𝑟𝑟2




g = 9,81 m/s² ≈ 10 m/s² = valversnelling/zwaarteveldsterkte
Voorbeeld: de aarde

6,67𝐸𝐸 −11 ∗ 0,596𝐸𝐸25 ∗ 𝑚𝑚𝑏𝑏
𝐹𝐹 =
6367451
𝐹𝐹 = 9,81 ∗ 𝑚𝑚𝑏𝑏
𝐹𝐹𝑧𝑧 = 𝑔𝑔 ∗ 𝑚𝑚




3