Doelen
- Je kent de functie van katrollen
- Je kunt rekenen aan katrollen
- Je kunt g-krachten berekenen
- Je kent het atoommodel
- Je weet wat elektrische lading is en je kent de ladingen van protonen en elektronen
- Je kunt de elektrische kracht op voorwerpen verklaren
Pulleys |https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ship%27s_pulleys_3.jpg |Ad Meskens |https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Ad_Meskens |allows anyone to use it |https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ship%27s_pulleys_3.jpg
Katrollen
Een katrol is een wiel waar een kabel overheen loopt. Een katrol kan de richting van een kabel veranderen. Daarmee wordt ook de richting van de spankracht veranderd en kan het bijvoorbeeld makkelijker worden om iets op te tillen. Het is meestal makkelijker om naar beneden te trekken dan om iets omhoog te tillen.
In plaats van kabels kunnen ook touwen, banden, stukken elastiek of andere dingen gebruikt worden.
Vast en los punt
Een katrol kan net als een hefboom er voor zorgen dat van een kleine kracht een grote kracht gemaakt wordt. Dit gebeurt met een takel. We maken in een takel onderscheid tussen het losse en vaste punt. Iedere katrol op het losse punt zorgt voor een vergroting van de kracht. De vaste katrollen dienen slechts om de kabel in een andere richting te begeleiden. Katrollen op het vaste punt zitten aan iets vast dat niet hoeft te bewegen. Katrollen op het losse punt zitten aan het voorwerp vast dat wel kan bewegen als de kabel aangetrokken wordt.
Factor bepalen
De factor geeft aan hoe de spankracht en de kracht op het losse punt zich verhouden. Dit wordt ook wel de vertraging(sfactor) genoemd.
Om te bepalen hoeveel groter de kracht wordt als gevolg van de katrollen moet je tellen hoeveel kabels er naar het losse punt gaan. Stel je voor dat je alle kabels die van het losse punt komen doorsnijdt. Ook al is er eigenlijk maar sprake van 1 kabel die heel vaak heen en weer gaat. Tel het aantal kabels dat doorgesneden is en dat is dan de factor waarmee de kracht vergroot wordt.
Terwijl de spankracht steeds kleiner wordt met meer katrollen op het losse punt is er ook een nadeel. Hoe meer katrollen, hoe meer kabel je moet binnen halen om het blok op te tillen. Bij een factor 3 wordt de spankracht 3x kleiner maar moet je ook 3x zo veel kabel verplaatsen.
Wat is een katrol?
Waar kun je een katrol voor gebruiken?
Leg het verschil uit tussen het vaste en het losse punt in een takel.
Teken een takel met 2 katrollen.
Hang een gewicht van 390 N aan de takel en bereken de spankracht in de kabel.
Bereken hoe hoog je kunt hijsen als je 9 m kabel binnen haalt.
PulleyShip |https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PulleyShip.JPG |GK Bloemsma |https://nl.wikipedia.org/wiki/Gebruiker:GeeKaa |GNU Free Documentation License |https://en.wikipedia.org/wiki/GNU_Free_Documentation_License
Een kraan moet een voorwerp van 62.000 kg optillen. Bereken de zwaartekracht op het voorwerp.
Hoe groot moet de spankracht in de kabel zijn als er geen katrollen worden gebruikt?
Om de spankracht in de kabel te verkleinen worden 7 katrollen gebruikt waarvan er 4 op het vaste punt zitten. Maak een tekening van de takel.
Bereken de spankracht in de kabel.
Bereken hoeveel kabel verplaatst moet worden om 4 m te takelen.
De kabel breekt bij een spankracht van 155 kN. Bereken hoeveel katrollen er minimaal nodig zijn.
Leg uit waarom het niet verstandig is om met een minimum aantal katrollen te takelen.
De krachten in de tekening zijn niet op schaal. In welke situatie(s) is de spankracht op de rode kabel het grootst? Leg uit waarom.
In welke situatie(s) is de spankracht in de kabel het kleinst? Leg uit waarom.
Bereken voor A, B en C de factor waarmee de kracht vergroot wordt.
Pulleys |https://pixabay.com/en/pulley-rope-boat-671795/ |Jarkko Manty |https://pixabay.com/en/users/JarkkoManty-661512/ |Public Domain |https://pixabay.com/en/service/terms/#usage
>
Bekijk de foto links. Hoeveel katrollen zie je?
Je ziet op de foto het losse punt. Hoeveel katrollen moet het vaste punt hebben?
Maak een schets van de takel
Deze takel kan maximaal 20.000 N hebben. Wat is de spankracht in het touw bij die last?
Leg uit dat een mens niet in staat is met deze takel de maximale last van 20.000 N te tillen?
Hoeveel katrollen zouden nodig zijn om te zorgen dat een mens wel 20.000 N kan tillen?
Bedenk een voordeel en een nadeel voor zowel een hefboom als voor katrollen.
g-krachten
g-kracht is een factor tussen de netto kracht en de zwaartekracht. Als je in de achtbaan zit voel je soms dat je heel erg in je stoel gedrukt wordt of je voelt een licht gevoel in je buik en je lijkt bijna gewichtsloos. Als je daarna weer veilig op de grond staat is er alleen de zwaartekracht maar daar ben je gelukkig aan gewend.
De zwaartekracht trekt alles naar beneden. Eerder heb je geleerd dat de valversnelling (zwaartekrachtsconstante) g op aarde 10 is. Met de formule Fz = m x g kun je de zwaartekracht berekenen. g-krachten zijn geen krachten maar een vergelijking met de zwaartekracht op een voorwerp. g-krachten bereken je met de formule:
g-kracht = Fnetto / Fz
| Grootheid | Symbool | Eenheid | |
|---|---|---|---|
| Netto kracht | Fnetto | Newton | N |
| Zwaartekracht | Fz | Newton | N |
Een g-kracht is [[wel][geen]] echte kracht. Een g-kracht is een vergelijking met de [[zwaartekracht][massa]].
In de achtbaan voel je in een bocht een netto kracht van 700 N. Normaal is de zwaartekracht op je lichaam 550 N. Bereken de g-krach in de bocht van de achtbaan.
Een straaljager piloot kan een g-kracht van 5 aan. De piloot heeft een massa van 70 kg. Bereken de netto kracht op de piloot bij de maximale g-kracht.
Bereken de versnelling op de piloot met de formule Fnetto = m x a.
Als een auto hard optrekt voel je een g-kracht van 1,8. Bereken de versnelling die de auto op dat moment heeft.
Een formule 1 coureur voelt bij het remmen een kracht van 2.625 N. De coureur heeft een massa van 75 kg. Bereken de g-kracht.
Elektrische kracht
Net als magneten kunnen elektrische ladingen elkaar aantrekken of afstoten. Het gaat hierbij meestal om kleine krachten. De elektrische kracht is anders dan de magnetische kracht. Een magneet werkt met een noord- en zuidpool. De elektrische kracht werkt met + en - ladingen.
Stoffen bestaan uit moleculen. Moleculen bestaan weer uit atomen en atomen bestaan uit protonen, neutronen en elektronen. De protonen hebben een + lading. De neutronen zijn ongeladen en de elektronen zijn - geladen. Protonen (+) en elektronen (-) trekken elkaar aan. Als een voorwerp iets meer protonen heeft dan elektronen is het voorwerp positief geladen. Als er meer elektronen zijn is het voorwerp negatief geladen.
Protonen en Elektronen
Protonen zitten in de kern van een atoom. Elektronen zweven er omheen. De protonen kunnen hierdoor niet vrij door een stof bewegen. Bij stoffen die geleiden kunnen elektronen wel vrij door de stof bewegen. Hierdoor kunnen bijvoorbeeld metalen makkelijker aangetrokken worden door de elektrische kracht. Isolatoren zoals kunststoffen geleiden geen stroom en worden niet beïnvloed door de elektrische kracht.
Als je een ballon over een wollen trui wrijft worden [[positieve][negatieve]] deeltjes aan de [[ballon][trui]] over gegeven.
Leg uit met een tekening wat er gebeurt als je een negatief geladen staaf bij een metalen bol houdt.
De bol en de staaf zullen elkaar [[aantrekken][afstoten]]
Teken wat er gebeurt als een neutraal geladen metalen staaf in de buurt komt van een positief geladen metalen bol.
Leg uit of de staaf en de bol elkaar aantrekken of afstoten.
Teken wat er gebeurt als de staaf de bol raakt.
Na het aanraken [[is de afstotende kracht groter][is er geen onderlinge kracht][is de aantrekkende kracht groter]].
De staaf en de bol zijn dan [[+ en - geladen][neutraal geladen][+ geladen][- geladen]]