tang-tools-pliers |https://pixabay.com/en/tang-tools-pliers-347607/ |Niek Verlaan |https://pixabay.com/en/users/niekverlaan-80788/ |Public domain |https://pixabay.com/en/service/terms/#usage
Momenten
Ieder voorwerp heeft een massamiddelpunt. Dit wordt ook wel het zwaartepunt genoemd. Het massamiddelpunt kan in het voorwerp liggen maar het kan er ook buiten liggen. Het massamiddelpunt is het punt waar de massa gemiddeld zit. Bij homogene voorwerpen met een regelmatige vorm zit het massamiddelpunt precies in het midden.
Bij andere voorwerpen kun je het massamiddelpunt met een proef bepalen. Hang het voorwerp op aan een willekeurig gekozen draaipunt. Trek een lijn vanaf het draaipunt recht omlaag. Dit noem je een loodlijn. Hang het dan aan een ander punt en trek opnieuw een loodlijn. Het punt waar de loodlijnen elkaar kruisen is het massamiddelpunt.
Doelen
- Je kunt het massamiddelpunt van een homogeen rechthoekig voorwerp bepalen
- Je kunt het massamiddelpunt van een onregelmatig voorwerp bepalen
- Je kunt bepalen of er een stabiel of instabiel evenwicht is.
- Je kunt rekenen met momenten
Fort Ross: Orthodox Church Bell |https://www.flickr.com/photos/livenature/4848559037 |Franco Folini |https://www.flickr.com/photos/livenature/ |Attribution-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-SA 2.0 |https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/
Evenwicht
Stabiel
Er zijn 2 soorten evenwichten. Een stabiel evenwicht is er als het massamiddelpunt zich onder het draaipunt bevindt. Voorwerpen die hangen zijn daardoor meestal stabiel. Bij een verstoring van het evenwicht wordt het evenwicht weer hersteld.
Instabiel
Een instabiel evenwicht is een evenwicht waarbij het massamiddelpunt boven het draaipunt ligt. Bij een verstoring van een instabiel evenwicht kan een voorwerp omvallen en is dat evenwicht verloren.
Potlood door Tim van Waardenburg
Video kijken vanaf 1:03
Bepaal het massamiddelpunt van een plank van 3 m breed en 1,5 m lang.
Waar ligt het massamiddelpunt van een mens ongeveer?
Een krant is een stapel gevouwen papieren waar mensen vroeger het nieuws in lazen. Kun je het massamiddelpunt van een krant bepalen door diagonalen te trekken?
Knip een willekeurige vorm uit een stuk karton en geef het aan een klasgenoot. Neem een stuk karton van een klasgenoot en bepaal het massamiddelpunt met minimaal 3 loodlijnen.
Wat wordt bedoeld met een homogeen voorwerp?
Waarom kun je het massamiddelpunt van een laptop niet bepalen met diagonalen?
Welke 2 soorten evenwicht zijn er?
Zet een boek opengeslagen rechtop op tafel. Laat het boek omvallen. Teken in de rechtopstaande situatie het draaipunt.
Het zwaartepunt ligt [[boven ][onder]] het draaipunt.
Leg uit of het rechtopstaande boek een stabiel of instabiel evenwicht is.
Pak een etui bij de ritssluiting op. De etui hangt nu aan de ritssluiting. Maak een tekening van de situatie en benoem in je tekening het draaipunt en zwaartepunt.
Leg uit of de hangende etui een stabiel of instabiel evenwicht is.
Teken een zijaanzicht van iemand die met zijn stoel achterover leunt op de achterpoten en in evenwicht is. Geef het draaipunt en massamiddelpunt aan.
Leg uit wat er gebeurt als de stoel iets meer naar achteren kantelt. Gebruik de woorden massamiddelpunt, draaipunt en instabiel evenwicht.
Hefbomen
Een hefboom bestaat uit een draaipunt en 2 armen. Als de armen niet even lang zijn kun je met een hefboom een kracht vergroten of verkleinen. De regel is dat bij een grote arm een kleine kracht hoort en bij een kleine arm een grote kracht.
De armen van een hefboom kunnen ook aan dezelfde kant van het draaipunt zitten. Belangrijk is dan om goed te bepalen hoe lang de armen zijn en welke kant de krachten op werken.
Wat kun je doen om het tillen van de kruiwagen makkelijker te maken zonder het ontwerp van de kruiwagen aan te passen?
Als de handgrepen van de kruiwagen langer gemaakt worden wordt de kracht die nodig is om de kruiwagen te tillen [[kleiner][even groot][groter]]
Het langer maken van de handgrepen van de kruiwagen maakt het nemen van bochten moeilijker. In plaats daarvan wordt het voorwiel verder naar voren geplaatst. Leg uit of dit het tillen makkelijker of moeilijker maakt.
Is een kroezentang een hefboom?
De kracht die jij op de tang zet wordt door de tang [[vergroot][verkleind][niet vergroot of verkleind]]
Momenten
Een moment is een draaikracht. Krachten werken vanuit een punt en kunnen duwen en trekken. Momenten werken op een draaipunt en kunnen links of rechtsom werken. Een moment ontstaat als een kracht op een voorwerp werkt en niet aangrijpt in het draaipunt. De afstand tussen de kracht en het draaipunt noem je de arm. De formule voor moment is kracht maal arm:
M = F × l
| Grootheid | Symbool | Eenheid | |
|---|---|---|---|
| Moment | M | Newton meter | Nm |
| Kracht | F | Newton | N |
| Arm (lengte) | l | meter | m |
Als er meer dan 1 kracht op een voorwerp werkt moet je de momenten optellen. Momenten die rechtsom werken zijn positief. Momenten naar links negatief. Zo kun je momenten die linksom werken van momenten die rechtsom werken afhalen.
Speel level 1 van Balancing Act en noteer je beste score en tijd.
Speel level 2 van Balancing Act en noteer je beste score en tijd.
Speel level 3 van Balancing Act en noteer je beste score en tijd.
Speel level 4 van Balancing Act en noteer je beste score en tijd.
Wat is een moment?
Wat is de eenheid van moment?
Wat is het symbool van moment?
Neem over wat van toepassing is. Een moment heeft een:
- grootte
- massa
- aangrijpingspunt
- draaipunt
- veerconstante
- tijd
- snelheid
- richting
Bereken met moment op punt A.
Bereken met moment op punt B.
Bereken met moment op punt C.
Bereken met moment op punt D.
Bereken met moment op punt E.
Bereken met moment op punt F.
Bereken met moment op punt G.
Bereken met moment op punt H.
Bereken met moment op punt I.
Bereken met moment op punt J.
Bereken met moment op punt K.
Bereken met moment op punt L.
Bereken met moment op punt M.
Bereken met moment op punt N.
Bereken met moment op punt O.
Op een staaf van 4m lang staat op een uiteinde een moment van 700 Nm. Bereken de kracht aan het andere uitende van de staaf als gevolg van het moment.
Vraag aan de docent een statief. Houd het statief horizontaal vast aan de statief voet. De staaf heeft een massa van 800 g. Bereken de zwaartekracht op de staaf.
De staaf is 1,2 m lang. Maak een tekening van het statief en teken de zwaartekracht op de staaf.
Het draaipunt is bij de statief voet waar jij het vast houd. Berken het moment op de statief voet.
Draai nu het statief om en houd het bij het uitende van de staaf vast. De voet heeft een massa van 2,5 kg. Maak een tekening van de situatie en geeft daarin de zwaartekracht op de staaf en de voet aan.
Bereken het moment dat je moet zetten om de staaf horizontaal te houden.
Momenten evenwicht
Er is evenwicht als de som van de momenten gelijk is aan 0. Dat betekend dat de momenten linksom en rechtsom aan elkaar gelijk moeten zijn.
Mlinks = Mrechts
F1 × l1 = F2 × l2
| Grootheid | Symbool | Eenheid | |
|---|---|---|---|
| Moment links | Mlinks | Newton meter | Nm |
| Moment rechts | Mrechts | ||
| Kracht | F | Newton | N |
| Arm (lengte) | l | meter | m |
Bereken kracht bij A zodat er evenwicht ontstaat.
Bereken kracht bij B zodat er evenwicht ontstaat.
Bereken kracht bij C zodat er evenwicht ontstaat.
Bereken kracht bij D zodat er evenwicht ontstaat.
Bereken afstand E zodat er evenwicht ontstaat.
Bereken afstand F zodat er evenwicht ontstaat.
Bereken afstand G zodat er evenwicht ontstaat.
Bereken afstand H zodat er evenwicht ontstaat.
Om een moer goed vast te zetten is een klemkracht van 600 N nodig. Bereken de kracht waarmee je in de tang moet knijpen.
Bij het strippen van een draad is een veel kleinere kracht nodig. Daarom is bij een stiptang de hendel in verhouding [[groter][kleiner]] en de bek in verhouding [[groter][kleiner]].
Bereken de kracht in de bek als je een kracht 50 N op de hendel zet.
Je zet op deze tang een kracht van 86 N. In de bek ontstaat een kracht van 143 N. Op welke afstand houd je de tang vast?
Als je de tang op de andere plek vast houdt wordt het moment [[groter][kleiner]] en de kracht in de bek [[groter][kleiner]].
Met deze tang kun je een draad doorknippen. Als de draad doorgeknipt wordt is er op het draaipunt een moment van 15 Nm. Bereken de kracht op de draad.
Bereken de kracht op het handvat die nodig is om de draad door te knippen.
Als je de draad bij 1,6 cm in de tang legt wordt het [[makkelijker][moeilijker]] de draad door te knippen.
Verklaar het antwoord op de vorige vraag met een berekening.
Op punt E moet een kracht van 80 N geleverd worden. Bereken welke kracht je op het handvat moet zetten.
Als op punt G een kracht staat van 300 N, staat op punt B een kracht die [[groter][kleiner]] is.
Je knijpt met 140 N in de tang. Bereken het moment op het draaipunt als gevolg van het knijpen.
Bereken de kracht in punt I als je met 140 N in de tang knijpt.
In welk punt is de kracht het grootst al je met 140 N in de tang knijpt?
In welk punt is de kracht 273 N als je met 140 N in de tang knijpt?
Om papier door te knippen is een kracht van 21 N nodig. Bereken hoe hard je dan in de schaar moet knijpen.
Bereken de verhouding van de "armen" van de schaar. (De afstand van de ogen : afstand mes)
Bereken ook de verhouding van de krachten op de schaar. Wat valt je op?
Een pincet [[vergroot][verkleint]] de kracht waarmee je knijpt.
Je moet een lampje voorzichtig oppakken. Er mag maximaal een kracht van 0,8 N op het lampje gezet worden. Bereken de kracht waarmee je in het pincet kan knijpen zonder dat het lampje kapot gaat.
Sushi eet je met stokjes. Bereken de kracht op de sushi als je met je wijsvinger een kracht van 0,5 N zet.