Kracht en versnelling

Leerdoelen

•Je kunt uitleggen wat versnelling is.

•Je kunt met behulp van kracht uitleggen wanneer iets versnelt of vertraagt.

•Je kunt de resulterende kracht (of nettokracht) berekenen met behulp van de versnelling.

Wat is versnelling?

Versnelling is niet hetzelfde als een constante snelheid. Het betekent dat je snelheid verandert.

•Versnellen: Je snelheid wordt steeds groter. Denk aan een sprinter die steeds sneller gaat lopen.

•Vertragen: Je snelheid wordt steeds kleiner. Denk aan een auto die remt voor een stoplicht.

De grootheid versnelling wordt aangegeven met de letter ‘a' (van acceleration). De eenheid van versnelling is meter per seconde kwadraat (m/s²). Let op: de "2" (kwadraat) staat wel in de eenheid, maar niet in de formule zelf.

Kracht en beweging: versneld, constant of vertraagd

Krachten zorgen voor een versnelling of vertraging. Laten we eens kijken naar een schildpad om dit te begrijpen.

Versnelde beweging

De schildpad wil naar voren. Hij levert een voorwaartse kracht\left(F_{v}\right)F_{v})\left(F_{v}\right.)\left(F_{v}\right.)\left(F_{v}\right.)\left(F_{v}\right.).\left(F\right.).\left(F\right)).(F).. Maar er is ook wrijving\left(F_{w}\right)\left(F_{w}\right.\left(F_{w}\right)\left(F\right)\left(Fw\right)die hem tegenwerkt. Denk aan wrijving met de vloer.

Als de voorwaartse kracht groter is dan de wrijvingskracht, dan is de resulterende kracht\left(F_{res}\right)\left(F_{re}\right)\left(F_{r}\right)\left(F\right)\left(Fr\right)\left(Fre\right)\left(Fres\right)positief. Dit betekent dat de schildpad versnelt. Zijn eindsnelheid is hoger dan zijn beginsnelheid.

Eenparige (constante) beweging

De schildpad levert nog steeds een voorwaartse kracht en wordt tegengewerkt door wrijving. Maar nu zijn de krachten precies even groot.

De resulterende krachtis 0 Newton. De schildpad gaat met een constante snelheid of staat stil.

Belangrijk: Als F_{res}=0NF_{res}=0F_{res}=F_{res}F_{res}F_{res}=oF_{res}=o0F_{res}=o0F_{res}=oF_{res}=oF_{res}=oNF_{res}=oF_{res}=F_{res}F_{re}F_{r}F_{\placeholder{}}F, dan is er een constante snelheid.

Vertraagde beweging

De schildpad doet zijn best om naar voren te lopen, maar de wrijving is heel sterk.

Als de voorwaartse kracht kleiner is dan de wrijvingskracht, dan is de resulterende kracht\left(F_{res}\right)\left(F_{re}\right)\left(F_{r}\right)\left(F\right)\left(Fr\right)\left(Fre\right)\left(Fres\right)negatief. De resulterende krachtwerkt hem tegen. De schildpad vertraagt.

Rekenen met kracht en versnelling

We kunnen de resulterende kracht\left(F_{res}\right)\left(F_{res}\right)F_{res}F_{re}F_{r}F_{\placeholder{}}FFrFre, ook wel de nettokracht, berekenen met behulp van de formuleF_{res}=m\cdot aF_{re}=m\cdot aF_{r}=m\cdot aF=m\cdot aFr=m\cdot aFre=m\cdot aFres=m\cdot aFres=ma, waarin:

•F_{res}F_{res}== kracht in newton (N).

•massa in kilogram (kg).

•versnelling in meter per seconde kwadraat (m/s²).

Rekenvoorbeeld:

Voorbeeld: Een auto rijdt op de snelweg met een versnelling van 2 m/s². De auto wordt tegengewerkt door een kracht van 600 N en heeft een massa van 900 kg. Bereken de kracht die de auto moet leveren.

•Gegeven: a = 2 m/s², (F_{\text{wrijving}}=600N, m = 900 kg.

•Gevraagd: Kracht die de auto levert \left(F_{v}\right)\left(F_{v}\right)\left(F\right)\left(\right).

Berekening:Bereken de resulterende kracht: F_{\text{res}}=m\times a=900\times2=1800\text{N}Gebruik de formule voor de totale kracht: F_{\text{res}}=F_{v}-F_{\text{wrijving}}=1800F_{\text{res}}=F_{v}-F_{\text{wrijving}}=1800=F_{\text{res}}=F_{v}-F_{\text{wrijving}}=1800=F_{v}-600][F_{v}=1800+600=2400,\text{N}F_{\text{res}}=F_{v}-F_{\text{wrijving}}1800=F_{v}-600][F_{v}=1800+600=2400,\text{N}F_{\text{res}}=F_{v}-F_{\text{wrijving}}]1800=F_{v}-600][F_{v}=1800+600=2400,\text{N}Formule omschrijven geeft:F_{v}=1800+600=2400\text{N}F_{v}=1800+600=2400,\text{N}

De auto moet een kracht van 2400 N leveren om de gewenste versnelling te bereiken.