Natuurkunde Samenvatting Materialen

Joëlle Vos – 4H4
Natuurkunde – Samenvatting, Hoofdstuk 3 Materialen

BINAS:

Grootheid Symbool Eenheid Standaard Formules
Dichtheid ρ kg/m3 ρ=m/V
Massa m kg p=F/A
Volume V m3 ε = Δl / l0 x 100%
Kracht F N E=σ/ε
Doorsnede A m2 σ= F/A
Straal r m A = π x r2
Treksterkte σ of σmax N/m2  Pa P = (λ x A x ΔT) / d
Relatieve rek ε % of factor Q = c x m x ΔT
Elasticiteitsmodulus E of σ100% N/m2 E = σ100% (2x eigen lengte), wil
Pi π - 3.14159265359 niet zeggen dat je hem ook
Uitrekking Δl m 100% kan uitrekken, ligt aan
Beginlengte l0 m de stof
Lengte L m
Spanning (mechanische) σ N/m2  Pa
Temperatuur T Kelvin
Warmte Q J
Temperatuurverschil ΔT K of oC
Soortelijke warmte c J / kg x K
Warmtestroom P W
Warmte- λ W/Kxm
geleidingscoëfficiënt


Theorie:
- Alle atomen zijn ongeveer even groot
- Er zijn zware en lichte atomen. Zware atomen hebben een zwaardere kern
- De dichtheid van een stof wordt vooral bepaald door de massa’s van de atomen
- Bij elastische vervorming krijgt het materiaal de oorspronkelijke vorm terug, als er geen kracht meer
werkt. Bij plastische vervorming is de vervorming blijvend
- Als de treksterkte > E , dan makkelijk uit te rekken. Als de treksterkte < E , dan moeilijk uit te rekken
- Hoe hoger de treksterkte, hoe moeilijker iets stuk gaat
- De deeltjes (moleculen of atomen) van een materiaal blijven bij elkaar door de aantrekkende kracht
tussen de deeltjes. De grootte van die krachten bepaalt de sterkte van het materiaal
- De spanning in een draad of stang is de uitgeoefende trekkracht per oppervlakte-eenheid van de
dwarsdoorsnede
- In een spanning, rek- diagram wordt de relatieve rek van een materiaal weergegeven onder
verschillende spanningen
- Bij veel materialen is de relatieve rek evenredig met de spanning bij elastische vervorming
- De elasticiteitsmodulus is de spanning die nodig is om het materiaal een relatieve rek te geven van
100%
- Laagste temperatuur is 0 Kelvin of -273oC dus K = oC + 273
- Bij een faseovergang is de temperatuur constant
- Hoe beter een metaal de elektrische stroom geleidt, des te beter geleidt het ook de warmte
- Voor veel vaste stoffen en vloeistoffen geldt: hoe groter de dichtheid des te kleiner is de soortelijke
warmte
- Bij warmtetransport door een wand hangt de hoeveelheid energie die per seconde door die wand
gaat af van: de oppervlakte, de dikte, het materiaal van de wand en het temperatuurverschil tussen
beide kanten van de wand

, Joëlle Vos – 4H4
Natuurkunde – Samenvatting, Hoofdstuk 3 Materialen

- Als de temperatuur stijgt gaan: moleculen sneller bewegen
moleculen verder van elkaar af bij een faseovergang
- Grote moleculen kun je met een microscoop zien
- Bij smelten gaan de moleculen door elkaar heen bewegen
- In een opgepompte band botsen er meer moleculen tegen de binnenkant van de band dan tegen de
buitenkant van de band.
- Tussen de moleculen van een gas zit helemaal niets
- Moleculen in een vaste stof bewegen niet door elkaar, maar trillen wel om een vaste positie
- Een stof met een grote dichtheid bestaat uit zware atomen
- De aantrekkende kracht tussen de deeltjes wordt niet bepaald door het gewicht van de deeltjes
- Bij elastische stoffen met een hoge dichtheid zitten de atomen dicht op elkaar
- Een hoge spanning ontstaat als er op een dun draadje een grote kracht wordt uitgeoefend
- De treksterkte is de maximale spanning waarbij het materiaal nog elastisch blijf
- Als de relatieve rek niet evenredig is met de spanning kun je voor verschillende delen van het trek-
rek diagram een verschillende elasticiteitsmodulus weergeven
- Bij warmtetransport door straling verplaatsen zich geen atomen of moleculen
- Bij metalen zijn het onder andere de elektronen die voor warmtegeleiding zorgen
- Een voorwerp wordt kouder doordat je warmte afvoert

- Vast (s)  trillen op eigen plek
 Faantrekking deeltjes is groot
 vaste vorm
- Vloeibaar (l)  trillen door elkaar, met een
horizontale bovenkant
 Faantrekking deeltjes is klein
 geen vaste vorm
- Gas (g)  trillen door elkaar
 Faantrekking deeltjes is 0
 hele ruimte


3 vormen van Vaste stoffen (s) Vloeistoffen (l) Gassen (g)
warmtetranspor
t
Geleiding Moleculen geven de X X
energie door
Stroming X Moleculen nemen de Moleculen nemen de
energie zelf mee energie zelf mee
Straling Golvende Golvende Golvende
energiepakketjes energiepakketjes energiepakketjes


Begrip Uitleg
Treksterkte = σmax tot plastische vervorming
Relatieve rek = Hoeveel % er van de oorspronkelijke lengte iets uitgerekt is
Elasticiteitsmodulus = Hoeveel spanning je nodig hebt om de stof 100% uit te rekken
Soortelijke warmte = Geef de energie aan die nodig is om 1kg van een stof 1K (of 1 oC) op te
warmen
Warmtestroom = De hoeveelheid energie die per seconde naar buiten verdwijnt
Warmte- = Geef aan hoe groot de warmtestroom P is door een oppervlakte van 1m 2
geleidingscoëfficiënt met een dikte van 1m bij een temperatuurverschil van 1K