Toegepaste fysica
FYSICA
1. De wetten van Newton
1.1. Snelheid en de 1ste wet van Newton
Snelheid ‘v’
Eenheid m/s
Snelheid heeft een grootte, richting en zin
Grootte
De snelheidsvector kan weergegeven worden in een assenstelsel
De snelheidsvector ontbonden in componenten (vx,vy)
De grootte van de snelheid bereken via de stelling van pythagoras
v 2=v x 2+ v y 2 of v=√ v x2 + vy ²
Richting en zin
De richting raakt altijd aan de baan van het bewegend voorwerp
De zin van de snelheid volgt de zin van de beweging
De 1ste wet/het traagheidsbeginsel
Snelheidverandering= versnelling
Een snelheidsverandering heeft altijd een uitwendige oorzaak (uitwendige kracht)
Een wisselwerking tussen voorwerp en omgeving
De uitwendige kracht duwt tegen of trekt aan het voorwerp
Zonder uitwendige kracht zal de snelheid van het voorwerp NOOIT veranderen
Toepassing
Een bal die stilligt, blijft stil liggen
Een bal die rolt, zal aan een constante snelheid blijven rollen
1
,Toegepaste fysica
1.2. Versnelling en de tweede wet van Newton
Wanneer een kracht inwerkt op een voorwerp, veranderd de snelheid = versnelling
De versnelling geeft weer hoe de snelheid van een voorwerp verandert in de tijd
Een versnelling kan positief (versnellen) of negatief (vertragen) zijn
Symbool : a
Eenheid : m/s²
Versnelling (a) is een vectoriële grootheid, het heeft een…
Grootte
Richting
Zin
Versnelling bestaat uit twee componenten
De tangentiële versnelling (at)
Raakt aan de baan v/h bewegend voorwerp
De at verteld hoe de grootte van de snelheid verandert
- grote vector = snelheid verandert snel
- kleine vector = snelheid verandert traag
Als er geen at is, verandert de snelheid niet
De normaalversnelling (an)
Staat loodrecht op de baan
De an verteld hoe de richting van de snelheid verandert
Is er geen an, dan verandert de snelheid niet van richting
hun som vormt de versnellingsvector
De tweede wet van Newton zegt dat een voorwerp altijd een versnelling ervaart wanneer er een
resulterende kracht op inwerkt
De evenredigheidsfactor hiertussen (Fr en a) vormen de massa
Tweede wet van newton: Fres=m . a
De tweede wet van Newton steunt op een oorzaak-gevolg relatie
De versnelling (a) is het gevolg van de kracht (F), en heeft dezelfde richting en zin
De massa verzet zich tegen deze verandering in bewegingstoestand
hoe groter de massa, hoe kleiner de versnelling
De kracht (F) in de 2de wet van Newton is de resulterende kracht op een voorwerp (dus het
resultaat van alle krachten die op het voorwerp inwerken)
1.3. de derde wet van Newton
Twee voorwerpen interageren met elkaar wanneer ze tegen elkaar duwen of trekken
Er werkt dan op een kracht op het ene voorwerp omwille van de aanwezigheid van het
andere voorwerp
De krachten van deze voorwerpen zijn even groot en ze hebben dezelfde richting
De krachten hebben een tegengestelde zin
2
,Toegepaste fysica
1.4. veel voorkomende krachten
1.4.1. het gewicht
het gewicht van een voorwerp (G), kan berekend worden door m . g
m = massa van het voorwerp
g = een vector met grootte 9,81 m/s² en richting en zin gericht naar de aarde
ook wel de zwaartekracht genoemd
SI-eenheid van gewicht: Newton (N) (≠ Kilogram)
1.4.2. de normaalkracht
Wanneer je stilstaat bovenop een matras, vervormt de matras omwille van de zwaartekracht die
aan je ‘trekt’, ook de matras duwt jou naar boven. Net zoals een matras, buigt de schijnbare harde
grond ook door.
De kracht die je ondergaat door de ‘elastische’ ondergrond noemt men de normaalkracht
Symbool: N
De normaalkracht heeft altijd een richting loodrecht o/d grond
1.4.3. de veerkracht
Idem 2.3.2. (de potentiële E in het krachtveld van een veer)
1.4.4. de spankracht
Een voorwerp wordt door een persoon voortgetrokken met een rouw , dan trekt
het touw trekt dus met een kracht (S1) aan het voorwerp en met een kracht (S2) aan de
persoon
omdat het touw onder spanning staat, noemen de S1 en S2 spankrachten
de richting van S1 en S2 wordt aangeduid door het touw
de krachten S1 en S2 zijn even groot
2. Energie
2.1. Arbeid en energie
Arbeid (A) staat in verband met de kracht (F) die uitgeoefend wordt en de verplaatsing (d) die
daaruit voortkomt
De hoek tussen de richting van de kracht en de verplaatsing is dus van belang
Arbeid (A) wordt ook wel het scalair product/inwendig product van kracht en verplaatsing
genoemd
A = F.d => Fd cos∂
Arbeid zelf is dus geen vector
Als de vectoren van F en d evenwijdig zijn en dezelfde zin hebben, is de arbeid
maximaal en positief
Als de vectoren van F en d evenwijdig zijn en tegengestelde zin hebben, is de arbeid
maximaal en negatief
3
, Toegepaste fysica
Als de vectoren van F en d loodrecht op elkaar staan, is de arbeid 0
Als een voorwerp arbeid kan leveren, heeft het energie
Ook levenloze voorwerpen kunnen arbeid lever bv. De zee verplaatst zand (hierbij
is een kracht en verplaatsing nodig = arbeid)
Eenheid van arbeid én energie: Joule (J), (voor voedingsmiddelen wordt ook de cal
gebruikt)
Er bestaan verschillende vormen energie
Kinetische E, potentiële E, kern E,…
De totale hoeveelheid E blijft, behouden energie gaat niet verloren, het kan wel
omgezet worden tot een andere vorm
2.2. Kinetische energie
Soms kan een voorwerp arbeid leveren d.m.v. de snelheid die het heeft zo’n voorwerp bevat
kinetische E
Bijvoorbeeld
De wind heeft een snelheid en kan daardoor een molen laten draaien
Een auto die tegen een paaltje rijdt, kan het paaltje verplaatsen omwille van zijn snelheid
…
Formule kinetische E
2.3. Potentiële energie
Soms kan een voorwerp arbeid leveren omwille van zijn plaats in de ruimte zo’n voorwerp bevat
potentiële energie
Bijvoorbeeld
Als we een steen boven een glazen plaat houden en ze vanop een bepaalde afstand laten vallen,
zal de glazen plaat in scherven spatten. Of de glasplaat al dan niet springt, en hoe fel, hangt af van
de hoogte waarvan we de steen laten vallen dus afh van de plaats in de ruimte
Potentiële energie kan enkel voorkomen in een ruimte waar een typische kracht actief is we
noemen de ruimte dan een krachtveld
2.3.1. de potentiële E in het krachtveld van de aarde
Elk punt in de ruimte wordt beïnvloed door de zwaartekracht waar we een massa (m) ook
plaatsen, deze massa heeft overal een gewicht (g)
De massa zal zich ook een bepaalde hoogte (h) van het aardoppervlak bevinden
Formule pot E (op bepaalde hoogte (h)):
Een voorwerp vertoeft het liefst op een plaats waar zijn potentiële E het laagst is
4
FYSICA
1. De wetten van Newton
1.1. Snelheid en de 1ste wet van Newton
Snelheid ‘v’
Eenheid m/s
Snelheid heeft een grootte, richting en zin
Grootte
De snelheidsvector kan weergegeven worden in een assenstelsel
De snelheidsvector ontbonden in componenten (vx,vy)
De grootte van de snelheid bereken via de stelling van pythagoras
v 2=v x 2+ v y 2 of v=√ v x2 + vy ²
Richting en zin
De richting raakt altijd aan de baan van het bewegend voorwerp
De zin van de snelheid volgt de zin van de beweging
De 1ste wet/het traagheidsbeginsel
Snelheidverandering= versnelling
Een snelheidsverandering heeft altijd een uitwendige oorzaak (uitwendige kracht)
Een wisselwerking tussen voorwerp en omgeving
De uitwendige kracht duwt tegen of trekt aan het voorwerp
Zonder uitwendige kracht zal de snelheid van het voorwerp NOOIT veranderen
Toepassing
Een bal die stilligt, blijft stil liggen
Een bal die rolt, zal aan een constante snelheid blijven rollen
1
,Toegepaste fysica
1.2. Versnelling en de tweede wet van Newton
Wanneer een kracht inwerkt op een voorwerp, veranderd de snelheid = versnelling
De versnelling geeft weer hoe de snelheid van een voorwerp verandert in de tijd
Een versnelling kan positief (versnellen) of negatief (vertragen) zijn
Symbool : a
Eenheid : m/s²
Versnelling (a) is een vectoriële grootheid, het heeft een…
Grootte
Richting
Zin
Versnelling bestaat uit twee componenten
De tangentiële versnelling (at)
Raakt aan de baan v/h bewegend voorwerp
De at verteld hoe de grootte van de snelheid verandert
- grote vector = snelheid verandert snel
- kleine vector = snelheid verandert traag
Als er geen at is, verandert de snelheid niet
De normaalversnelling (an)
Staat loodrecht op de baan
De an verteld hoe de richting van de snelheid verandert
Is er geen an, dan verandert de snelheid niet van richting
hun som vormt de versnellingsvector
De tweede wet van Newton zegt dat een voorwerp altijd een versnelling ervaart wanneer er een
resulterende kracht op inwerkt
De evenredigheidsfactor hiertussen (Fr en a) vormen de massa
Tweede wet van newton: Fres=m . a
De tweede wet van Newton steunt op een oorzaak-gevolg relatie
De versnelling (a) is het gevolg van de kracht (F), en heeft dezelfde richting en zin
De massa verzet zich tegen deze verandering in bewegingstoestand
hoe groter de massa, hoe kleiner de versnelling
De kracht (F) in de 2de wet van Newton is de resulterende kracht op een voorwerp (dus het
resultaat van alle krachten die op het voorwerp inwerken)
1.3. de derde wet van Newton
Twee voorwerpen interageren met elkaar wanneer ze tegen elkaar duwen of trekken
Er werkt dan op een kracht op het ene voorwerp omwille van de aanwezigheid van het
andere voorwerp
De krachten van deze voorwerpen zijn even groot en ze hebben dezelfde richting
De krachten hebben een tegengestelde zin
2
,Toegepaste fysica
1.4. veel voorkomende krachten
1.4.1. het gewicht
het gewicht van een voorwerp (G), kan berekend worden door m . g
m = massa van het voorwerp
g = een vector met grootte 9,81 m/s² en richting en zin gericht naar de aarde
ook wel de zwaartekracht genoemd
SI-eenheid van gewicht: Newton (N) (≠ Kilogram)
1.4.2. de normaalkracht
Wanneer je stilstaat bovenop een matras, vervormt de matras omwille van de zwaartekracht die
aan je ‘trekt’, ook de matras duwt jou naar boven. Net zoals een matras, buigt de schijnbare harde
grond ook door.
De kracht die je ondergaat door de ‘elastische’ ondergrond noemt men de normaalkracht
Symbool: N
De normaalkracht heeft altijd een richting loodrecht o/d grond
1.4.3. de veerkracht
Idem 2.3.2. (de potentiële E in het krachtveld van een veer)
1.4.4. de spankracht
Een voorwerp wordt door een persoon voortgetrokken met een rouw , dan trekt
het touw trekt dus met een kracht (S1) aan het voorwerp en met een kracht (S2) aan de
persoon
omdat het touw onder spanning staat, noemen de S1 en S2 spankrachten
de richting van S1 en S2 wordt aangeduid door het touw
de krachten S1 en S2 zijn even groot
2. Energie
2.1. Arbeid en energie
Arbeid (A) staat in verband met de kracht (F) die uitgeoefend wordt en de verplaatsing (d) die
daaruit voortkomt
De hoek tussen de richting van de kracht en de verplaatsing is dus van belang
Arbeid (A) wordt ook wel het scalair product/inwendig product van kracht en verplaatsing
genoemd
A = F.d => Fd cos∂
Arbeid zelf is dus geen vector
Als de vectoren van F en d evenwijdig zijn en dezelfde zin hebben, is de arbeid
maximaal en positief
Als de vectoren van F en d evenwijdig zijn en tegengestelde zin hebben, is de arbeid
maximaal en negatief
3
, Toegepaste fysica
Als de vectoren van F en d loodrecht op elkaar staan, is de arbeid 0
Als een voorwerp arbeid kan leveren, heeft het energie
Ook levenloze voorwerpen kunnen arbeid lever bv. De zee verplaatst zand (hierbij
is een kracht en verplaatsing nodig = arbeid)
Eenheid van arbeid én energie: Joule (J), (voor voedingsmiddelen wordt ook de cal
gebruikt)
Er bestaan verschillende vormen energie
Kinetische E, potentiële E, kern E,…
De totale hoeveelheid E blijft, behouden energie gaat niet verloren, het kan wel
omgezet worden tot een andere vorm
2.2. Kinetische energie
Soms kan een voorwerp arbeid leveren d.m.v. de snelheid die het heeft zo’n voorwerp bevat
kinetische E
Bijvoorbeeld
De wind heeft een snelheid en kan daardoor een molen laten draaien
Een auto die tegen een paaltje rijdt, kan het paaltje verplaatsen omwille van zijn snelheid
…
Formule kinetische E
2.3. Potentiële energie
Soms kan een voorwerp arbeid leveren omwille van zijn plaats in de ruimte zo’n voorwerp bevat
potentiële energie
Bijvoorbeeld
Als we een steen boven een glazen plaat houden en ze vanop een bepaalde afstand laten vallen,
zal de glazen plaat in scherven spatten. Of de glasplaat al dan niet springt, en hoe fel, hangt af van
de hoogte waarvan we de steen laten vallen dus afh van de plaats in de ruimte
Potentiële energie kan enkel voorkomen in een ruimte waar een typische kracht actief is we
noemen de ruimte dan een krachtveld
2.3.1. de potentiële E in het krachtveld van de aarde
Elk punt in de ruimte wordt beïnvloed door de zwaartekracht waar we een massa (m) ook
plaatsen, deze massa heeft overal een gewicht (g)
De massa zal zich ook een bepaalde hoogte (h) van het aardoppervlak bevinden
Formule pot E (op bepaalde hoogte (h)):
Een voorwerp vertoeft het liefst op een plaats waar zijn potentiële E het laagst is
4
