2 Sport en verkeer - Natuurkunde Geflipt...Uitwerkingen basisboek 2.1 INTRODUCTIE 1 [W] Introductie...

© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 27

Uitwerkingen basisboek

2.1 INTRODUCTIE

1 [W] Introductie op kracht en beweging

2 [W] Spelen met krachten

3 [W] Experiment: Autootje op een helling

4 Waar of niet waar?

a Niet waar: De gemiddelde snelheid is altijd gelijk aan de afstand gedeeld door de tijd.

b Niet waar: 100 km/h = 27,8 m/s.

c Waar

d Waar

5

a Traject 1: 101 km in 8 uur is 12,6 km/h

Traject 2: 90 km in 8 uur is 11,3 km/h

Traject 3: 33 km in 3 uur is 11 km/h

De gemiddelde snelheid is het grootst op het eerste traject.

b Traject 1: 12,6/3,6 = 3,5m/s Traject 2: 11,3/3,6 = 3,1m/s Traject 3: 11/3,6 = 3,1m/s

c Een hardloper loopt ongeveer 10 km/h, een fietser rijdt ongeveer 20 km/h. Een

hardloper zal dit niet zo lang vol kunnen houden, een fietser wel.

6

a � = � = �� = 0,625h = 37,5min b � = � = �� = 0,83h = 50min c �� = � = �∙�� ,!��" ,�# = 20,6km/hd Over de terugweg doet hij langer. Dat weegt daardoor zwaarder mee waardoor de

gemiddelde snelheid iets lager uitkomt dan het gemiddelde van 18 en 24 (21 km/h).

7 [W] Voorkennistest

8 [W] Extra opgaven

2.2 KRACHT VERANDERT SNELHEID

9 [W] Tijdrit op de maan

10 [W] Experiment: Luchtkussenbaan


a Waar

b Niet waar: Bij een vertraagde beweging is de voorwaartse kracht kleiner dan de

tegenwerkende kracht.

2 Sport en verkeer

Bewegingen | VWO


c Niet waar: Is de nettokracht nul, dan staat het voorwerp stil, of heeft het een constante

snelheid.

d Niet waar: Is de nettokracht klein, dan wordt de snelheid langzaam steeds groter

e Niet waar: Er hoeft geen grote kracht op je te werken om met grote snelheid te reizen.

12

a Bij een constante nettokracht in de bewegingsrichting wordt de snelheid steeds groter.

Dit noemen we een versnelde beweging.

b Bij een constante nettokracht tegen de bewegingsrichting in wordt de snelheid steeds

kleiner. Dit noemen we een vertraagde beweging.

c Ja, behalve als de tegenwerkende kracht niet constant is, zoals bijvoorbeeld als je van

het asfalt het zand in rijdt of bij een windvlaag.

13

a 54,8 km h⁄ = ��,�#,! = 15,2m s⁄ De tijd van de laatste ronde is: � = � = � ��,� = 26,3s. De eindtijd is dus 10,1 + 26,3 = 36,4s

b Direct na de start versnelt de schaatser het meest. Dan is de nettokracht het grootst.

c De kracht is het grootst als de snelheid het grootst is. Dat is niet vlak voor de finish

maar na ongeveer 20 s.

14

a Bij foto B zijn de afstanden tussen de voorwerpen overal gelijk. Daar is de snelheid

constant.

b Om de snelheid te bepalen meet je de afstand tussen de eerste en de laatste

afbeelding van het voorwerp, en deel je deze afstand door de tijd die verstreken is

tussen het maken van de eerste en de laatste flits.

c In deze situatie is de nettokracht nul. De wrijvingskracht is alleen nul als er ook geen

voorwaartse kracht op het voorwerp wordt uitgeoefend.

d De nettokracht werkt hier naar rechts, want naar rechts neemt de snelheid steeds

meer toe. Dat zie je aan de afstand tussen de voorwerpen, die steeds groter wordt.

e Het voorwerp beweegt naar rechts, dus de beweging is versneld.

f Als de snelheid gelijkmatig toeneemt dan moet de afstand tussen twee flitsen

gelijkmatig groter worden.

15

a A: De snelheid neemt gelijkmatig toe, dus een versnelde beweging.

B: De snelheid is constant, dus een eenparige beweging.

C: De beweging begint versneld, en wordt daarna eenparig.

D: Deze beweging begint al met een bepaalde snelheid, waarna het voorwerp

gelijkmatig versnelt.

b In grafiek B blijft de snelheid constant, en is dus de nettokracht steeds nul.

c In grafiek A en D neemt de snelheid gelijkmatig toe, dat zie je aan de rechte lijn die

schuin omhoog gaat. Hier is de nettokracht constant, maar niet nul.

d Bij diagram A hoort beweging B: de fiets begint met een snelheid nul (de plaatjes

zitten dicht op elkaar) en de snelheid neemt gelijkmatig toe (de plaatjes gaan steeds

verder uit elkaar).

Bij diagram B hoort beweging A: de afstanden tussen de plaatjes blijven gelijk, dit

duidt op een eenparige beweging.

Bij diagram C hoort beweging D: de fiets begint met snelheid nul (de plaatjes zitten

dicht op elkaar) en heeft op het eind een constante snelheid (de afstanden tussen de


plaatjes zijn daar gelijk)

Bij diagram D hoort beweging C: de fiets heeft in het begin al een snelheid (de

plaatjes zitten verder uit elkaar dan bij 2) en die snelheid neemt steeds meer toe (de

plaatjes gaan steeds verder uit elkaar.

e Bij beweging B en C.

16 Eigen antwoord.

17

a Als de nettokracht nul is, dan loopt de lijn in het v,t-diagram horizontaal.

b Als de snelheid gelijkmatig verandert, dan is de lijn een rechte lijn die schuin omhoog

of omlaag loopt.

c Als er een versnelling is, dan gaat loopt lijn in het v,t-diagram schuin omhoog. Als er

een vertraging is, dan loopt de lijn schuin naar beneden.

d Als de snelheid gelijkmatig verandert, is de gemiddelde snelheid gelijk aan het

gemiddelde van het begin- en de eindsnelheid.

e Bij een v,t-diagram is de oppervlakte onder de grafiek gelijk aan de verplaatsing.

18 [W] Experiment: Sjoelcurling

19

a Als de auto optrekt wordt de tegenwerkende luchtweerstand steeds groter. Hierdoor

wordt de nettokracht steeds kleiner, waardoor de helling van de lijn steeds minder steil

wordt.

b Aan het einde van de beweging is de snelheid constant geworden. De

tegenwerkende krach is dan net zo groot als de voorwaartse kracht.

c Als je een rechte lijn trekt van begin naar eindpunt, dan loopt die lijn onder de

kromme. De gemiddelde snelheid is dus hoger dan het gemiddelde van de begin- en

de eindsnelheid.

20

a Tussen de twee lijnen zie je twee driehoeken die gelijkvormig zijn, en dus een even

grote oppervlakte hebben.

b De oppervlakte van het gebied boven de horizontale lijn (onder de kromme lijn) is

ongeveer even groot als het deel onder de horizontale lijn (boven de kromme lijn).

c De oppervlakte is gelijk aan de afstand (eenheden: breedte×hoogte = s×m/s = m) . De

gemiddelde snelheid bereken je met afstand gedeeld door tijd.

21

a Bij auto B neemt de snelheid de hele tijd gelijkmatig toe, daar is de gemiddelde

snelheid gelijk aan het gemiddelde van begin- en eindsnelheid.

b Tussen t = 0 s en t = 3,0 s neemt bij auto A de snelheid gelijkmatig toe.

�� = �( + ��2 =0 + 152 = 7,5m/s

c Met de oppervlaktemethode bepaal je de verplaatsing. Bij auto A is de oppervlakte

groter.

d Auto A: ) = �� ∙ 3,0 + �� ∙ 3,0 = 7,5 ∙ 3,0 + 15 ∙ 3,0 = 68m Auto B: ) = �� ∙ 6,0 = �� ∙ 6,0 = 54m

e Bij auto A is de gemiddelde snelheid tussen t = 0 en t = 6,0 s het grootst, want die

auto legt meer meters af in dezelfde tijd.


22

a Zie figuur.

b �� = �*"�+� = �"� � = 14m/s c ) = �� ∙ � = 14 ∙ 6,0 = 84m

23

a De takelwagen legt 11 hokjes af, dat is 11 ∙ 100cm = 11m in één seconde. b Tussen t = 1 s en t = 2 s: �� = � = -, � = 9m/s c Tussen t = 2 s en t = 3 s: �� = � = /, � = 7m/s

Tussen t = 2 s en t = 3 s: �� = � = �, � = 5m/s d De snelheid daalt elke seconde met 2 m/s.

e Tussen t = 3 s en t = 4 s zal de snelheid weer met 2 m/s zijn afgenomen, dus :

�� = 5 0 2 = 3m/s .

24

a De nettokracht is constant dus de snelheid neemt

gelijkmatig toe:

�� = �*"�+� = �, "# � = 18m/s b � = �1+2 =

�,/��/,� = 0,10s

c Zie figuur.

d De lijn zal in het begin steiler lopen, en aan

het eind vlakker. De lijn zal dus boven de

rechte lijn uitkomen. De oppervlakte onder de

lijn moet gelijk blijven omdat de afstand gelijk

blijft. Dan moet de tijd korter worden. e Zie figuur.f De lijn ligt hoger, dus de gemiddelde snelheid

is ook hoger dan bij vraag a berekend.

25

a Bij voertuig B is de oppervlakte onder de grafiek het grootst, die heeft dus de grootste

remweg.

b Voertuig A: ) = �� ∙ 3,0 = 10 ∙ 3,0 = 30m Voertuig B: ) = �� ∙ 3,0 = 7,5 ∙ 6,0 = 45m Het verschil in remweg is 15 m.

c De snelheid wordt steeds kleiner, het gaat dus om vertragingen.

d Bij voertuig A daalt de snelheid het snelst.

e Bij voertuig B neemt de snelheid af met 15 m/s in 6 s. Per seconde neemt de snelheid

dus af met 15 6⁄ = 2,5m/s.

26

a De oppervlakte onder de kromme lijn is groter dan de oppervlakte onder de driehoek


tussen het beginpunt en het eindpunt van de grafiek. De afstand is groter is dezelfde

tijd, dus de gemiddelde snelheid groter dan het gemiddelde van begin- en

eindsnelheid.

b Het stuk (oppervlakte) wat de gearceerde figuur aan de linkerkant tekort komt ten

opzichte van de kromme, heeft de gearceerde figuur aan de rechterkant te veel.

c Bepaal de oppervlakte van de gearceerde figuur:

) = �� 3 15 3 8,5 + 10 3 8,5 = 1,5 3 10�m d �456 = � = �,�3�

7�� = 6,0m/s.

27 De afstand is: ) = 20 3 #!! + 80 3 -! = 24km dus de gemiddelde snelheid is �456 = � = �� ,/� = 32km/h.

28

a De gemiddelde snelheid zal kleiner zijn dan 20 km/h. Over de heenweg zal je langer

doen dan over de terugweg, dus ‘weegt’ de snelheid op de heenweg zwaarder mee in

het gemiddelde.

b Als de afstand bijvoorbeeld twee keer zo groot wordt, dan is de tijd voor de heenreis

én de terugreis ook twee keer zo groot. De gemiddelde snelheid is dan hetzelfde.

c Neem voor de afstand bv 5 km. De heenreis duurt dan 20 minuten (5/15 = 1/3e uur),

de terugreis 12 minuten (5/25 = 1/5e uur). Totaal 10 km in 32 minuten, dat is

� #� ! ⁄ =

19km/h.

d Neem voor de afstand weer 5

km (10 km heen en terug). De totale reis duurt dan 30 minuten (10/20 = ½ uur). De

heenreis duurt weer 20 minuten, dus voor de terugreis is dan 10 minuten beschikbaar.

Je snelheid moet dan 30 km/h zijn (5 km in 1/6e uur).

29

a Als de metro op topsnelheid rijdt is de snelheid constant. Er wordt dan geen

resulterende kracht op je uitgeoefend. Bij een lage snelheid wordt er vaak geremd en

opgetrokken, waardoor de resulterende kracht niet nul is.

b Als de metro optrekt, lijkt het alsof je naar achteren geduwd wordt.

c De beugel oefent op jou een kracht naar voren uit.

d De trein trekt minder snel op en remt minder snel. Bovendien rijdt de trein het grootste

deel van de tijd op hoge (constante) snelheid, dus stopt minder vaak dan een metro.

30

a De mascotte hangt bij afremmen naar voren.

b Bij een bocht naar rechts hangt de mascotte naar links. De nettokracht op de

mascotte is dan naar rechts.

c Als de auto een bocht naar rechts neemt blijft het water links (net als de mascotte van


vraag b). De luchtbel schuift daardoor naar rechts.

31

a Voor de passagier lijkt er een kracht naar buiten te werken (hij voelt zich naar buiten

geslingerd).

b Als de nettokracht naar buiten gericht zou zijn, zou de passagier van de zweefmolen

weg moeten bewegen.

c De nettokracht werkt naar binnen, waardoor de passagier ‘de bocht om’ wordt

getrokken.

2.3 VERSNELLEN EN VERTRAGEN

32 [W] Wedstrijdje versnellen


a Waar

b Niet waar: Bij een constante vertraging is de voorwaartse kracht kleiner dan de

tegenwerkende krachten.

c Waar

d Niet waar: Een schildpad heeft een grotere massa, dus ook een grotere traagheid dan

een slak.

34

a Het gaat om de verhouding tussen de motorkracht en de massa. Die is bij de

bovenste auto: 2400/800=3, bij de middelste auto: 5400/1600=3,4 en bij de onderste

auto: 3000/1200=2,5. De middelste auto trekt het snelst op en de onderste het

langzaamst.

b Als de auto de topsnelheid heeft behaald, is de snelheid constant en dus is de

nettokracht dan nul. Je kunt dus niet zeggen welke auto de grootste topsnelheid heeft,

dit hangt namelijk ook af van de tegenwerkende krachten op de auto’s en die zijn niet

gelijk.

c De remkracht van de verschillende auto’s is niet bekend en zal ook niet gelijk zijn, dus

kan er niets gezegd worden over de remvertraging van de auto’s.

d De auto met de grootste massa heeft de grootste traagheid. Dat is de middelste auto.

e Traagheid geeft aan hoeveel moeite (dus kracht) het kost om een voorwerp op gang

te brengen of af te remmen.

35

a Bij een versnelling van 2,0 m/s2 neemt de snelheid elke seconde toe met 2,0 m/s.

b Na 3 seconden is de snelheid: 3,0 ∙ 2,0 = 6,0m/s c 36 km h⁄ = #!#,! = 10m s⁄ . Het duurt dan � �, = 5,0s .d De eindsnelheid van de scooter wordt constant.

36

a De snelheid neemt iedere 2 seconde toe met 18 km/h dus

ja, de snelheid neemt regelmatig toe.

b Zie figuur.

c De versnelling is hoeveel de snelheid in één seconde

toeneemt. Iedere twee seconde neemt de snelheid met 18


km/h = 5 m/s toe, dus de versnelling is 2,5 m/s per seconde.

37

a Iedere seconde neemt de snelheid af met 5,2 m/s.

b Eerst de 72 km/h omrekenen naar m/s en dan het antwoord delen door 5,2.

c Als de remvertraging groter is, dan neemt de snelheid iedere seconde meer dan 5,2

m/s af. De auto staat dan sneller stil.

d Brommers hebben een kleinere remvertraging en komen dus minder snel tot stilstand.

Als een brommer dicht achter een auto rijdt, dan kan die auto eerder tot stilstand

komen dan de brommer. De brommer kan dan tegen de auto opbotsen.

38

a Door de massa te veranderen.

b De trein rijdt met constante snelheid. Je merkt pas iets van de traagheid als de

snelheid verandert.

c Het opvangen van een zware bowlingbal kost meer moeite dan het opvangen van een

tennisbal. Als je langzaam aan het papier van de wc-rol trekt rolt de wc-rol verder af,

maar als je met een ruk aan het papier trekt scheurt het papier af.

d Bij het sjoelen kun je de onderste schijf onder een stapeltje sjoelstenen uit sjoelen

door er met grote snelheid een sjoelschijf tegenaan te laten botsen. Als de snelheid

niet groot genoeg is valt de stapel om.

e Het gewicht van een voorwerp is de kracht die het voorwerp op zijn ondergrond

uitoefent. Deze wordt veroorzaakt door de zwaartekracht.

f Met een weegschaal meet je gewicht.

39

a Als je met de steel van de hamer een tik op de ondergrond geeft komt de kop van de

hamer steviger op de steel te zitten. De kop heeft een grote massa en dus een grote

traagheid. De steel wordt afgeremd zodat de kop met kracht op de steel wordt

geduwd.

b Bij een zachte ondergrond verandert de snelheid van de steel van de hamer minder

snel, waardoor het verschil in traagheid tussen steel en kop minder groot is.

c Als je een korte ruk geeft zal de kracht door de trage massa van de kogel niet worden

doorgegeven naar het bovenste touwtje. De grootste kracht komt op het onderste

touwtje, dat zal breken.

d Als je langzaam op het touwtje trekt is de kracht op het bovenste touwtje groter,

omdat je voor het bovenste touwtje bij de trekkracht het gewicht van de kogel moet

optellen.

40

a Snelheidsverandering en tijd waarin die snelheidsverandering plaats vindt.

b De versnelling is evenredig met de snelheidsverandering en omgekeerd evenredig

met de tijd.

c De massa.

d De versnelling is omgekeerd evenredig met de massa.

e 8 = 9/:

41 Eigen antwoord.


42

a De voorwaartse kracht en de tegenwerkende kracht leveren samen de nettokracht.

Omdat ze tegengesteld zijn moeten ze van elkaar af worden getrokken.

b Bereken eerst de nettokracht met 9;� = 9�< 0 9< en daarna de versnelling met 8 = =>+?�

c De massa staat onder de breukstreep, als de massa twee keer zo groot wordt (en Fres

gelijk blijft), wordt de versnelling twee keer zo klein.

d De nettokracht Fres staat boven de breukstreep, als Fres twee keer zo groot wordt (en

de massa gelijk blijft), wordt de versnelling ook twee keer zo groot.

43

a Als het voorwerp versnelt neemt de snelheid toe, als het voorwerp vertraagt wordt de

snelheid steeds kleiner.

b Als de beweging eenparig versneld is, is de versnelling gelijk aan het hellingsgetal van

de lijn in het v,t-diagram.

c Als de beweging niet eenparig versneld is bereken je de gemiddelde versnelling door

de snelheidstoename tussen begin- en eindpunt te delen door de tijd waarin die

snelheidstoename plaatsvond.

d Als de beweging niet eenparig versneld is de versnelling op een bepaald moment het

hellingsgetal van de raaklijn aan het v,t-diagram.

e Als de snelheid constant is, dan loopt de lijn horizontaal en is het hellingsgetal nul.

44

a Als de eerste wet van Newton geldt, is 9;� = 0. Dan is 9�< = 9


47

a ∆� = � #,! = 22m/s�8 = ∆�∆� = �� ,� = 2,2 ∙ 10�m/s�b 9 = : ∙ 8 = 0,450 ∙ 2,2 ∙ 10� = 99N c 9 = : ∙ 8 = 0,450 ∙ 3,0 = 1,4N d 8 = ∆�∆� � ∆� = ∆�B = �##, = 4,3s e ∆� = 8 ∙ ∆� = 3,0 ∙ 1,4 = 4,2m/s . De snelheid begint met 13 m/s en neemt in 1,4 s

af met 4,2 m/s � �� = 13 0 4,2 = 8,8m/s

48

a ∆� = - #,! = 25m/s , ∆� = 0,080) � 8 = ∆�∆� = �� , � = 3,1 ∙ 10�m/s� b 9;� = : ∙ 8 = 1450 ∙ 3,1 ∙ 10� = 4,5 ∙ 10�N c 8 = ∆�∆� = �� ,�� = 1,0 ∙ 10�m/s� � 9;� = : ∙ 8 = 75 ∙ 1,0 ∙ 10� = 7,5 ∙ 10#N

49

a In figuur A is de snelheid constant, daar is dus de snelheid op elk tijdstip hetzelfde.

b In figuur B wordt op t=0 s gestart met een snelheid van 0 m/s, dus vanuit stilstand. Het

is een rechte lijn die schuin omhoog loopt, dus de versnelling is constant.

c ∆� = 17,5 0 5,0 = 12,5m/s en ∆� = 25s � 8 = ∆�∆� = ��,�� = 0,50m/s� d De versnelling is het hellingsgetal: 8 = ∆�∆� = �, �� = 0,33m/s�

Op t = 12 s: � = 8 ∙ ∆� = 0,33 ∙ 12 = 4,0m/s Op t = 30 s: � = 8 ∙ ∆� = 0,33 ∙ 30 = 10m/s

50

a Vermenigvuldig hiervoor jouw massa met 8,0: 9 = : 3 8,0 b Waarschijnlijk wel.

c 18 km/h is 5,0 m/s � 8 = ∆�∆� = �, ,� = 50m/s� � 9 = : 3 50 d Nee.

51

a 8 = ∆�∆� = �� , � = 2,8 ∙ 10#m/s� b 9;� = : ∙ 8 = 5,0 ∙ 2,8 ∙ 10# = 1,4 ∙ 10�N c ∆t is 5 keer zo lang, dus de versnelling is 5 keer zo klein. Dan is de nettokracht ook 5

keer zo klein.

d De valhelm verspreidt de kracht over een groter oppervlak.

52

a De atleet is niet meteen op het startschot vertrokken. Er zit enige tijd tussen het horen

van het startschot en het beginnen met rennen.

b In het begin is de helling van de snelheidsgrafiek verticaal. Dat betekent een oneindig

grote versnelling en dus ook een oneindig grote kracht.

c Raaklijn tekenen en helling bepalen:

8 = ∆�∆� = �!A#,��, = 3,2m/s� d Op t = 4,5 s is de snelheid 11 m/s � 8�� = ∆�∆� = ��,� = 2,4m/s� e Raaklijn tekenen en helling bepalen:


8 = ∆�∆� = �!A!,�/,! = 1,26m/s� � 9 = : ∙ 8 = 70 ∙ 1,26 = 88N f De nettokracht is het verschil tussen de voorwaartse kracht en de

luchtweerstandskracht: 9;� = 9�< 0 9


57

a 110 km h⁄ = �� #,! = 30,6m/s � 9 = : ∙ ∆�∆� = 55 ∙ # ,!�, = 4,2 ∙ 10�N b 8 = ∆�∆� � ∆� = ∆�B = #,�� = 0,040s c 9 = : ∙ 8 = 0,0020 ∙ 80 = 0,16N

58 [W] Experiment

59 [W] Experiment: Versnellend karretje

60 [W] Experiment: Knikkerbaan

61 [W] Dragracer

62 [W] Experiment: Een eigen beweging

63 [W] Wisselen op de estafette


a Niet waar: het v,t-diagram van een eenparig versnelde beweging is een rechte lijn.

b Waar

c Waar

d Niet waar: Bij een eenparig versnelde beweging is de snelheid evenredig met de tijd.

e Waar

65

a 20 km h⁄ = � #,! = 5,6m/s � op t = 4,0 s is de plaats: ) = � ∙ � = 5,6 ∙ 4,0 = 22m en op t = 4,0 h is de plaats: ) = � ∙ � = 20 ∙ 4,0 = 80km

b

66

a Tussen 6,0 en 7,0 s is de plaats constant, de lijn loopt hier horizontaal.

b Tussen 2,0 en 4,0 s is de snelheid constant, de lijn loopt hier schuin omhoog, de

helling is constant.

c Tussen 0 en 2,0 s en tussen 4,0 en 6,0 s is de versnelling constant, de lijn is een deel

van een parabool.

d Als de lijn steeds steiler gaat lopen versnelt het voorwerp, als de lijn steeds minder

steil gaat lopen vertraagt het voorwerp.

e In het tweede gedeelte is de snelheid constant, de snelheid is de helling van de lijn:


� = ∆∆� = ! A� �, A�, = 20m/s f Er wordt 80 m afgelegd in 7,0 s, dus �� = ∆∆� = � /, = 11m/s g

67

a De lijn gaat steeds steiler lopen.

b De lijn lijkt op een (halve) parabool

c Er wordt 25 m afgelegd in 25 s, dus �� = ∆∆� = �� = 1,0m/s d De snelheid neemt steeds toe. Aan het einde zal de snelheid dus groter zijn dan de

gemiddelde snelheid.

68

a t = 4,0 s � s = 32 m

t = 5,0 s � s = 34 m

t = 6,0 s � s = 35 m

b

c

d De lijn heeft de vorm van een (halve) parabool.

e �� = ∆∆� = #�!, = 5,8m/s f De helling van de s,t-diagram is in het begin 12 m/s en aan het eind nul en de

snelheid neemt gelijkmatig af:

tijd t (in s) plaats s (in m)

0 0

1 11

2 20

3 27

4 32

5 34

6 35


g 8 = ∆�∆� = A��!, = 02,0m/s� h �� = �*"�+� = 12+02 = 6,0m/s en ) = �� ∙ � = 6,0 ∙ 6,0 = 36m

69

a Haar snelheidstoename is: ∆� = 8 ∙ ∆� = 2,1 ∙ 5,0 = 10,5m/s , dus zij bereikt een snelheid van 11 m/s.

b �� = �*"�+� = "� ,�� = 5,3m/s c ∆) = �� ∙ ∆� = 5,25 ∙ 5,0 = 26m

70

a a = ∆O∆M = �!A�!, = 3,0m/s� b �� = �*"�+� = �"�!� = 17m/s �∆) = �� ∙ ∆� = 17 ∙ 6,0 = 1,0 ∙ 10�m c De snelheid wordt steeds groter dus het is een versnelde beweging. Het s,t-diagram is

een (halve) parabool die steeds steiler gaat lopen, en waarvan de raaklijn op t = 0 een

helling van 8 m/s heeft (dus niet horizontaal) � diagram 1 hoort bij figuur 50.

71

a Bij een beweging met constante snelheid is de gemiddelde snelheid gelijk aan het

hellingsgetal van de lijn in het s,t-diagram.

b Bij een willekeurige beweging is de gemiddelde snelheid gelijk aan de helling tussen

begin- en eindpunt.

c Als de snelheid niet constant is, is de snelheid op een bepaald tijdstip gelijk aan de

helling van de raaklijn op dat punt.

72 Eigen antwoord.

73

a Als de versnelling constant is, neemt de snelheid gelijkmatig toe. Het v,t-diagram is

een rechte lijn door de oorsprong.

b De helling van de lijn in het v,t-diagram is de versnelling.

c De oppervlakte onder de lijn in het v,t-diagram is de afstand.

d Het s,t-diagram is een halve parabool: de helling begint bij 0 en wordt steeds steiler.

e De gemiddelde snelheid is de totale afstand gedeeld door de totale tijd in het s,t-

diagram.

f De snelheid op een bepaald tijdstip in een s,t-diagram is de helling van de raaklijn aan

de grafiek op dat tijdstip.


74

a Tijdens de eerste seconde neemt de snelheid nog niet af, dus wordt er nog niet

geremd. De eerste seconde is dus de reactietijd. De reactieafstand de reactietijd maal

de snelheid, dat is de oppervlakte van de gearceerde rechthoek.

b De remweg is de oppervlakte onder de grafiek vanaf t = 1,0 s tot de auto stilstaat.

c De grafiek begint twee keer zo hoog, bij 40 m/s. De remvertraging blijft gelijk, dus

vanaf t = 1,0 s loopt de lijn met dezelfde helling naar beneden. De remtijd is dan twee

keer zo lang, dus de auto staat stil op t = 9 s.

d De beginsnelheid is twee keer zo groot en de reactietijd blijft gelijk. De rechthoek

wordt dan twee keer zo groot.

e De beginsnelheid is twee keer zo groot, dus de gemiddelde snelheid wordt ook twee

keer zo groot. De remtijd wordt twee keer zolang. Dan is de oppervlakte onder de

driehoek 4 keer zo groot.

75

a De beginsnelheid is nul als de raaklijn horizontaal loopt, dat is zo bij diagram 3.

b De snelheid is constant als de lijn een rechte lijn is, dat is zo bij diagram 2.

c Als de nettokracht tegengesteld is aan de richting van de snelheid, dan remt het

voorwerp af. De snelheid wordt steeds kleiner, dus de helling van de grafiek wordt

steeds minder steil. Dat is zo bij diagram 4.

d De versnelling is het grootst als de helling het snelst steeds steiler wordt, dat is zo bij

diagram 3.

e �� = ∆∆� en ∆s is bij alle 4 de diagrammen hetzelfde (tussen t = 0 en t = 6 s), dus de gemiddelde snelheid is bij alle 4 de diagrammen ook gelijk.

76

a De tijdstappen zijn telkens even groot (5 s), maar ∆s neemt steeds meer toe, dat

betekent dat de snelheid ook steeds meer toeneemt, en niet constant is.

b ∆s neemt iedere tijdstap met 30 m meer toe, dat is een gelijkmatige toename.

c Er wordt 240 m afgelegd in 20 s, dus �� = ∆∆� = �� = 12m/s d De eindsnelheid is dan het dubbele van de gemiddelde snelheid, dus 24 m/s. De

versnelling is dan 24/20 = 1,2 m/s².

77

a �� = �*"�+� = - "!�� = 77,5 km h⁄ = 21,5m/s ∆) = �� ∙ ∆� = 21,5 ∙ 2,5 = 54m b �� = ∆∆� = � �, = 10m/s. De eindsnelheid is twee keer zo groot, dus 20 m/s. c 8 = =� = �� = 6,0m/s� � � = 8 ∙ � = 6,0 ∙ 2,4 = 14m/s d �� = �*"�+� = ��"- � = 72km h⁄ = 20m/s ∆) = �� ∙ ∆� = 20 ∙ 5,0 = 1,0 ∙ 10�m e �� = �*"�+� = � �" � = 54km h⁄ = 15m/s ∆) = �� ∙ ∆� = 15 ∙ 4,0 = 60m

78 [W]


79

a Zie figuur.

b Tussen 0 en 1 s is:

�� = �( + ��2 =30 + 24

2 = 27m/s Tussen 0 en 3 s is:

�� = �( + ��2 =30 + 12

2 = 21m/s Tussen 0 en 5 s is:

�� = �( + ��2 =30 + 02 = 15m/s

c Na 1 s is ∆) = �� ∙ ∆� = 27 ∙ 1,0 = 27m Na 3 s is ∆) = �� ∙ ∆� = 21 ∙ 3,0 = 63m Na 5 s is ∆) = �� ∙ ∆� = 15 ∙ 5,0 = 75m

d Zie figuur.

80 n.b. het zijn s,t-diagrammen

a � = ∆∆� = ��,/25A!,� = 1,0m/s � = ∆∆� = ��A��,� = 2,0m/s

b v456 = Q� = �� = 1,0m/s en op t = 12,5 s is de snelheid 1,0 m/s. Dat klopt dus. c

�� = 1,0m/s dus de gemiddelde snelheid is gelijk aan de helft van de eindsnelheid.

81 Oriëntatie:

stopafstand = reactieafstand + remweg; reactieafstand = beginsnelheid x reactietijd;

remweg = gemiddelde snelheid x remtijd; remtijd = beginsnelheid / remvertraging.

Uitwerking:

a 30 km h⁄ = 8,3m/s. De reactieafstand is: 8,3 3 1,0 = 8,3m en de remweg is (stopafstand – reactieafstand) = 13 0 8,3 = 4,7m.

b �456 = �,#� = 4,2m/s dus de remtijd is: � = � = �,/�,� = 1,1s c 8 = ∆�∆� = �,#�,� = 7,4m/s�. d

60 km h⁄ = 16,7m/s. De reactieafstand is: 16,7 3 1,0 = 16,7m. De remtijd is: � = ∆�B = �!,//,� = 2,3s en �456 = �!,/� = 8,3m/s dus de remweg is: �456 3 � = 8,3 3 2,3 = 18,8m. De stopafstand is 16,7 + 18,8 = 36m.

82

a )J56 = 32m en �456 = RST�RST =#��, = 8,0m/s.

b �G54UV = 2 3 �456 = 2 3 8,0 = 16m/s en 8 = ∆�∆� = �!�, = 4,0m/s�.

83 �456 = 40km W⁄ = 11m/s. Met caravan: )J56 = �456 3 � = 11 3 8,0 = 88m Zonder caravan: )J56 = �456 3 � = 11 3 5,0 = 55m. Het verschil in remweg is 33 m.

84

a ∆� = ∆�B = � �, = 4,0s�) = �� ∙ � = �� ∙ 20 ∙ 4,0 = 40mb ∆� = ∆�B = � �, = 8,0s�) = �� ∙ � = �� ∙ 40 ∙ 8,0 = 1,6 ∙ 10�m


c Als de beginsnelheid twee keer zo groot wordt (van 20 naar 40 m/s), dan wordt de

remweg niet twee keer zo groot, maar vier keer zo groot (van 40 naar 160 m).

85

a �( = � #,! = 27,8m/s � v456 = �/,�� = 13,9m/s b � = �1+2 =

� �#,- = 3,6s � 8 = ∆�∆� = �/,�#,! = 7,7m/s�

c Bij de handrem staat dat de beginsnelheid maar 40 km/h is, terwijl de beginsnelheid

bij de voetrem 100 km/h is. Je kunt dus niet zeggen dat de handrem voor een grotere

vertraging zorgt.

d De remweg is evenredig met het kwadraat van de beginsnelheid. Als bij de voetrem

de beginsnelheid 2 keer zo klein wordt, wordt de remweg 4 keer zo klein. Dus bij 50

km/h wordt de remweg 50/4 = 12,5 m. Dat is al minder dan de remweg van de

handrem bij 40 km/h. De remvertraging van de voetrem is dus groter dan die van de

handrem.

86

a Zie grafiek.

b �G54UV = 34,7m/s en �456 = 17,4m/s

voorste auto: �J56 = �XSYZ[B = #�,/�, = 4,3s en )J56 = �456 3 �J56 = 17,4 3 4,3 = 75m achterste auto: �J56 = #�,/!, = 5,8s en )J56 = 17,4 3 5,8 = 1,0 3 10�m

c In 0,8 s legt de achterste bestuurder nog 34,7 3 0,8 = 28m af. Samen met het verschil in remweg is een veilige afstand dus (100 – 75) + 28 = 53 m.

87

a Op t = 1,15 s is de snelheid nul, dus dat is het punt waarop bewegingsrichting van de

stuiterbal omkeert. Daarna is de snelheid negatief en dan beweegt de bal naar

beneden.

b De hoogte van de bal na de eerste stuit is te bepalen uit de oppervlakte onder de

grafiek tussen t = 0,65 s en t = 1,15 s.

c De snelheid waarmee de bal bij de tweede stuit de grond raakt is te bepalen uit de

helling van de lijn aan het s,t-diagram vòòr de stuit, van t = 0,65 tot 1,65 s.

d De v,t-lijn loopt in een schuine lijn naar beneden, en alle lijnen lopen evenwijdig. Dat

betekent dat de versnelling constant is en niet verandert met de snelheid. Als er

luchtweerstand zou zijn, zou de versnelling niet constant zijn.

e 9 = : 3 ∆�∆� = 0,430 3 ��!,-3� DE = 6,9 3 10�N


88 [W] Experiment: Videometen

89

a 8 = =� = �� /� = 2,00m/s� � ) = �� 3 8 3 �� = �� 3 2,00 3 3,0� = 9,0m b 200 = �� 3 2,00 3 �� = \�3� �, = 14s.

90

a Raaklijnmethode, oppervlaktemethode en functiefit.

b Een functiefit.

c De raaklijnmethode.

d De afgelegde afstand.

91

a Zie figuur. Omdat nu de eindsnelheid nul is, is de gemiddelde

snelheid de helft van de snelheid op tijdstip 0. Dus �456 = �� 3 8 3 � en )]�^ = �456 3 � = �� 3 8 3 � 3 � = �� 3 8 3 ��

b Oriëntatie:

Stopafstand = reactieafstand + remafstand

)J56 = �456 3 �J56, 8 = ��RST en 9J56 = : 3 8 Uitwerking:

40 km h⁄ = 11m/s. Reactieafstand: 11 3 0,40 = 4,4m. De stopafstand is 30 meter dus de remafstand is 30 – 4,4 = 25,6 m � �J56 = RST�YST =

��,!�,� = 4,6s �

8 = ��,! = 2,4m/s� � 9J56 = 90 3 2,4 = 2,2 3 10�N

92

a Bij een eenparig versnelde beweging neemt de snelheid gelijkmatig toe, dat is een

rechte lijn in het v,t-diagram. Het s,t-diagram van een eenparig versnelde beweging is

een halve parabool.

b t = 1,5 s geeft s = 0,40 m, invullen in )]�^ =. . .3 �� 0,40 =. . .3 1,5� � )]�^ = 0,18 3 �� t = 2,0 s geeft v = 0,72 m/s, invullen in �]�^ =. . .3 � � 0,72 =. . .3 2,0 � )]�^ = 0,36 3 �

c �]�^ = 8 3 � dus dat wat op de puntjes staat is 8. d )]�^ = �� 3 8 3 �� dus dat wat op de puntjes staat is �� 3 8. e

�� 3 8 = 0,18 dus 8 = 0,36m/s�.

2.5 VALLEN

93 [W] Hoe valt een kogeltje

94 [W] Experiment: Horen vallen

95 [W] Vallen in gedachten



a Niet waar: Alle voorwerpen op aarde vallen met dezelfde versnelling: de

valversnelling.

b Waar.

c Niet waar: Op de maan is de valversnelling kleiner dan op aarde.

d Niet waar: De zwaartekracht op een voorwerp is niet overal op aarde precies even

groot.

e Niet waar: Bij een vrije val is de versnelling constant.

f Waar.

97

a Bij een vrije val neemt de snelheid gelijkmatig toe.

b Bij een vrije val is de versnelling constant. Daardoor is ook de nettokracht constant.

c Als er wel luchtweerstand is neemt de luchtweerstand toe als de snelheid van het

vallende voorwerp toeneemt. Door de toename van de luchtweerstand, zal de

snelheidstoename van het voorwerp kleiner worden, totdat de luchtweerstand gelijk is

aan de zwaartekracht op het voorwerp. Vanaf dat moment zal het voorwerp met

constante snelheid verder vallen.

d De versnelling en de nettokracht worden steeds kleiner en de snelheid neemt steeds

minder snel toe.

98

a Direct na het loslaten is de snelheid nog bijna nul. De luchtweerstand is dan ook nul.

De versnelling van beide kogels is dan gelijk.

b Tijdens het vallen neemt de snelheid toe. Daardoor neemt de luchtweerstand toe. De

nettokracht neemt dan af, dus de versnelling wordt kleiner.

c Doordat de luchtweerstand steeds meer toeneemt, wordt de nettokracht steeds

kleiner. Maar de nettokracht wordt nooit negatief, dus de versnelling wordt nooit

tegengesteld aan de bewegingsrichting van de kogel. De snelheid blijft dus toenemen

totdat de nettokracht nul is. Daarna is de snelheid constant.

d Bij de zware kogel is de nettokracht groter dan bij de lichte kogel. De zware kogel zal

daardoor meer versnellen en een hogere snelheid bereiken. De zware kogel is dus

eerder beneden.

99

a Direct na het loslaten hebben de kastanje en het kastanjeblad dezelfde versnelling.

Tijdens het vallen is de luchtweerstand op het kastanjeblad in verhouding tot de

zwaartekracht groter, dus wordt de versnelling van het kastanjeblad kleiner dan van

de kastanje.

b Zonder luchtweerstand vallen alle voorwerpen met dezelfde versnelling. Ze zijn dus

even snel beneden en hebben dan dezelfde snelheid bereikt.

100

a Zodra je het voorwerp hebt losgelaten, werkt alleen de zwaartekracht nog maar op het

voorwerp. De versnelling is dan 9,8 m/s2.

b Ook als je het voorwerp omhoog gooit, werkt na het loslaten alleen nog maar de

zwaartekracht op het voorwerp. De versnelling is dan ook 9,8 m/s2 en zorgt er nu voor

dat het voorwerp steeds langzamer omhoog gaat, omkeert en weer naar beneden

versnelt.


101

a Een vrije val volgens de natuurkunde is een val zonder luchtweerstand. De

parachutist heeft wel luchtweerstand.

b Je voelt je lichter: je valt met vrijwel de valversnelling.

c Na enige tijd voel je je normaal: je valt met een constante snelheid.

102

a Direct na het loslaten speelt de luchtweerstand nog geen rol en is de versnelling van

de drie bollen gelijk.

b De grootste bol heeft de grootste massa, maar ook de grootste luchtweerstand. Voor

de massa speelt volume een rol (evenredig met r3), voor de luchtweerstand het

oppervlak (evenredig met r2). De grootste bol zal de grootste snelheid krijgen.

c Als de massa’s gelijk zijn is de zwaartekracht bij alle drie gelijk, maar heeft de kleinste

bol de kleinste luchtweerstand. De kleinste bol wordt het minst afgeremd en bereikt

daardoor de grootste snelheid.

103

a In 3,0 s neemt de snelheid toe met 54 m/s. De versnelling is dan

8 = ∆�∆� = ��#, = 18m/s�. b �� = �*"�+� = "�� = 27m/s c ) = �`a: ∙ � = 27 ∙ 3,0 = 81m

104

a Zie grafieken.

b De helling van de lijn in het v,t-diagram is de versnelling.

c Met de raaklijnmethode kun je op elk tijdstip uit het s,t-diagram de snelheid bepalen.

d Zie grafieken.


105 Eigen antwoord.

106 [W] Experiment

107

a Als de helling van de lijn in een s,t-diagram voortdurend toeneemt, neemt de snelheid

voortdurend toe.

b In een s,t-diagram lees je de tijd die een vrije val van 2 meter hoogte duurt af bij s = 2

m.

c In een v,t-diagram lees je de snelheid af op het tijdstip dat hoort bij s = 2 m (het

antwoord van vraag b).

d In een v,t-diagram is het hellingsgetal gelijk aan de valversnelling.

e In een s,t-diagram is de snelheid op een bepaald tijdstip gelijk aan het hellingsgetal

van de raaklijn in dat punt.

f In een s,t-diagram is de gemiddelde snelheid in een bepaalde periode gelijk aan de

afstand die is afgelegd in die periode gedeeld door het tijdsverschil van de periode.

g In een v,t-diagram van een vrije val is de gemiddelde snelheid in een bepaalde

periode gelijk aan de helft van som van de beginsnelheid en de eindsnelheid van die

periode.

108

a �� = ` ∙ � Bij voorwerp A is de tijd t twee keer zo groot, dus zal de snelheid van voorwerp A ook twee keer zo groot zijn.

b �� = �� ∙ �� en W = �� ∙ � Als de tijd twee keer zo groot is, is de gemiddelde snelheid twee keer zo groot. In de formule voor de afgelegde afstand h worden dus

de gemiddelde snelheid èn de tijd allebei twee keer zo groot, de hoogte is dan 4 keer

zo groot.

c Als er wel luchtweerstand is, bereiken de voorwerpen op een bepaald moment een

constante snelheid. Vanaf dat tijdstip stijgt de snelheid voor beide voorwerpen dus

niet meer. Voorwerp A, dat van vier keer zo grote hoogte is gevallen, zal dus langer

moeten doorvallen met de kleinere eindsnelheid om dezelfde afstand af te leggen als

zonder luchtweerstand. Voorwerp A heeft nu dus meer dan een twee keer zo grote

valtijd nodig.

109

a Zie figuur. Op aarde is de valversnelling

9,8 m/s2 en op de maan is de

valversnelling 1,6 m/s2.

b Op de maan is geen atmosfeer, dus ook

geen luchtweerstand.

c De voorwerpen vallen vanaf dezelfde

hoogte, dus leggen dezelfde afstand af.

De oppervlakte onder de diagrammen is

de afgelegde afstand.

d Als de valtijd zes keer zo groot zou zijn

dan zou de eindsnelheid even groot zijn,

en de afstand zes keer zo groot. De

valtijd is dus (veel) minder dan zes keer

zo groot.

e De tijd is langer, de afstand gelijk. De gemiddelde snelheid en de eindsnelheid zijn

aarde

maan


dus kleiner.

110

a Direct na de sprong is de snelheid van de skydiver nog bijna nul. De luchtweerstand is

dan nog vrijwel verwaarloosbaar. Dan werkt alleen de zwaartekracht op de skydiver

en de versnelling is dus gelijk aan de valversnelling.

b Naarmate de snelheid toeneemt wordt ook de luchtweerstand groter. De nettokracht

wordt dan kleiner en de snelheid neemt steeds minder snel toe. Op een bepaald

moment ontstaat er evenwicht: de luchtweerstand is even groot als de zwaartekracht.

De nettokracht wordt nul en de snelheid blijft daarna constant.

c De maximale (en constante) eindsnelheid wordt bereikt als Fz = Fw,l. Fz is in beide

situaties gelijk, zodat voor beide situaties ook Fw,l gelijk moet zijn. Voor de

luchtweerstand geldt: Fw,l = kv2. De evenredigheidsconstante k is onder andere

afhankelijk van de frontale oppervlakte van de skydiver en die is bij een geopende

parachute veel groter dan bij een ongeopende parachute. Dat betekent dat de

snelheid v bij geopende parachute kleiner moet zijn.

111

a � = ∆∆� = ��, A�, = 7,3m/s b Na 2,0 s is de snelheid 7,3 m/s. Dan is de versnelling ` = ∆�∆� = /,#�, = 3,7m/s� c Binas tabel 31: dat is Mars

112

a �� = �F� = ��,�-,� = 1,3s en �� = �7� = �-,�-,� = 3,0s � ∆� = 3,0 0 1,3 = 1,7s b �� = �*"�+� = ��,�"�-,�� = 21,0m/sc ) = �`a: ∙ � = 21,0 ∙ 1,7 = 36m

113

a Na 1,1 s is de snelheid 1,19,8 = 10,8 m/s. De gemiddelde snelheid is dan 5,4 m/s en

de afstand 5,41,1=5,9 m.

b �5UVb = ` 3 � = 9,8 3 1,1 = 11m s⁄ = 39km/h c Als de eindsnelheid twee keer zo groot wordt, wordt de valtijd twee keer zo groot

(�5UVb = ` 3 �) en dan wordt de remweg vier keer zo groot () = �� 3 ` 3 ��).

114

a Bij de constante eindsnelheid is er evenwicht tussen de zwaartekracht en de

luchtweerstand. 9c = : ∙ ` = 0,210 ∙ 9,8 = 2,06N en 9ggh�ij+kl =��#� = 1,4


115

a Dat er geen luchtweerstand is op de maan (en dus geen dampkring).

b �456 = �,��,#! = 1,1m/s , �5UVb = 2 3 1,1 = 2,2m/s en ` = �SZ[m� = �,��,#! = 1,6m/s�.

c Binas: de valversnelling op de maan is 1,63 m/s2.

116

a Als de tijd 30 s is, dan is �� = � = � A/ # = 143m/s . � �� = 2 ∙ �� = 2 ∙ 143 = 287m/s � 8 = �+� = ��/# = 9,6m/s� Bij een tijd van 30 s is de versnelling kleiner dan de valversnelling, dus een echte vrije

val duurt korter dan 30 s.

b In de grafiek hebben de lijnen na het openen van de parachute dezelfde helling.

c Bepaal de helling van het tweede gedeelte: � = ∆∆� = A! �#�A/� = 03,75m/s d Bepaal de helling van het eerste gedeelte: � = ∆∆� = � A� �!A�! = 075m/s

117

a Bepaal de helling van de raaklijn: 8 = ∆�∆� = � A�//,� = 4,4m/s� b 9V5M = : ∙ 8 = 85 ∙ 4,4 = 3,7 ∙ 10�N en 9n = : ∙ ` = 85 ∙ 9,8 = 8,3 ∙ 10�N c 9V5M = 9c 0 9


b Na 1,4 s is de steen op het hoogste punt, na 2,8 s komt de steen weer bij Jaap langs.

Na 4,2 s is de snelheid -28 m/s. De oppervlakte onder de grafiek tussen 2,8 en 4,2 s

is de hoogte van de rots: De gemiddelde snelheid is daar 21 m/s, de hoogte is

211,4 = 29 m

122

a �G54UV = 9,8 3 2,5 = 24,5m/s. b De hoogte is de oppervlakte onder de lijn in

het v,t-diagram tot t = 2,5 s:

W = 12 3 2,5 3 24,5 = 61m c Door de luchtweerstand zal de snelheid veel

sneller dalen bij het omhoog gaan. De tijd dat

de shuttle in de lucht is tot hij het hoogste punt

heeft bereikt is korter. Ook is de oppervlakte

onder de lijn kleiner, dus shuttle komt dus veel

minder hoog dan de golfbal.

d Als de snelheid ongeveer 0 m/s is, is de

luchtweerstand verwaarloosbaar en is de

helling van de raaklijn aan de grafiek gelijk aan

de valversnelling.

e Naarmate de snelheid stijgt neemt de

luchtweerstand toe waardoor de snelheid

steeds minder snel stijgt. De oppervlakte onder

de lijn totdat v = 0 m/s moet gelijk zijn aan de

oppervlakte boven de lijn na v = 0 m/s, omdat

de weg omhoog even lang is als de weg terug.

Hierdoor wordt de totale tijd dat de bal in de

lucht is korter.

123

a De grafiek is symmetrisch en heeft de vorm van een parabool.

b )]4,0^ = 04,9 3 4,0� + 19,6 3 4,0 = 0m dus de bal is weer terug op de grond. c �]�^ = )p]�^ = 02 3 4,9 3 � + 19,6 = 09,8 3 � + 19,6 d �]0^ = 09,8 3 0 + 19,6 = 19,6m/s e Vergelijk de vergelijking voor de snelheid met de formule voor de valbeweging:

�]�^ = ` 3 � � ` = 09,8m/)�. f Vergelijk de vergelijking voor de plaats met de formule voor de valbeweging:

)]�^ = �� 3 ` 3 �� 3 ` = 04,9 � ` = 09,8m/)�.


2.5 AFSLUITING

124 Eigen antwoord.

125

a Als er een constante kracht in bewegingsrichting werkt (die niet nul is), zal de snelheid

van het voorwerp gelijkmatig toenemen. We noemen dit een eenparig versnelde

beweging.

b Bij een eenparig vertraagde beweging neemt de snelheid elke seconde even veel af.

c Als de snelheid constant is, is de nettokracht nul.

d Bij een eenparige rechtlijnige beweging verandert de snelheid niet van richting en

grootte en is de nettokracht nul.

e De gemiddelde snelheid is het gemiddelde van de beginsnelheid en de eindsnelheid:

�`a: = �*"�+� f De versnelling is de toename van de snelheid per seconde.

g Een eenparig versnelde of vertraagde beweging is een beweging met een constante

versnelling of vertraging.

h Bij een eenparig versnelde is de totale voorwaartse kracht groter dan de

tegenwerkende kracht(en), bij een eenparig vertraagde beweging is de is de totale

tegenwerkende kracht groter dan de voorwaartse kracht(en), en bij een eenparige

beweging is de totale voorwaartse kracht even groot als de tegenwerkende

kracht(en).

i Eenparig versnelde beweging:

Eenparig vertraagde beweging:


Eenparige beweging:

j 8 = ∆�∆� en 8 = =>+?� a is de versnelling, ∆v is de snelheidstoename, ∆t de tijd waarin de snelheid toeneemt,

Fres is de nettokracht en m is de massa.

k Eerste wet van Newton: Een voorwerp waarop de nettokracht nul is, beweegt met

constante snelheid in een rechte lijn of blijft stilstaan.

Tweede wet van Newton: Een nettokracht die niet nul is geeft een voorwerp een

versnelling of een vertraging: F = ma.

l Een voorwerp met een grote massa heeft een grote traagheid. De snelheid van dat

voorwerp is dan te veranderen. Dat is goed te zien aan de formule bij de tweede wet

van Newton: 9 = : 3 8. Als de massa groot is, is ook een grote kracht nodig om dezelfde versnelling te krijgen.

m Bij botsingen is sprake van een hele korte remweg en remtijd. Met behulp van de

tweede wet van Newton: 9 = : 3 8 en 8 = ∆�∆� is de kracht te berekenen. Een kleine botstijd ∆t geeft een grote vertraging 8 en dus ook een grote kracht.

n Het gewicht van een voorwerp is de kracht die het voorwerp op zijn ondergrond

uitoefent. Deze wordt veroorzaakt door de zwaartekracht, die te berekenen is met de

tweede wet van Newton: 9 = : 3 ` met ` = 9,8m/s�. o Als de nettokracht twee keer zo groot wordt bij gelijkblijvende massa, wordt de

versnelling ook twee keer zo groot.

p Als de massa twee keer zo groot wordt en de nettokracht blijft gelijk, wordt de

versnelling twee keer zo klein.

q Als twee verschillende massa’s in vacuüm vallen, is de toename van de snelheid per

seconde bij beide massa’s hetzelfde.

r In een v,t-diagram is de gemiddelde versnelling de toename van de snelheid gedeeld

door de tijd waarin de snelheid is toegenomen. De versnelling op één bepaald tijdstip

is de helling van de raaklijn in dat punt.

s De afgelegde afstand is gelijk aan de oppervlakte onder de lijn in het v,t-diagram.

t De gemiddelde snelheid is te berekenen door de afgelegde afstand uit het v,t-diagram

(de oppervlakte onder de grafiek) te delen door de tijd waarin die afstand is afgelegd.

u In een s,t-diagram is de gemiddelde snelheid de toename van de afstand gedeeld

door de tijd waarin de afstand is toegenomen. De snelheid op één bepaald tijdstip is

de helling van de raaklijn in dat punt.

v Bij een vrije val is er geen luchtweerstand. Het snelheid van het voorwerp zal steeds

blijven toenemen volgens de formule � = ` 3 � waarbij g de valversnelling is. Bij een valbeweging met wrijving is de luchtweerstand evenredig met het kwadraat van de

snelheid. De luchtweerstand neemt toe als de snelheid toeneemt. Hierdoor wordt de

nettokracht op het voorwerp kleiner en neemt de snelheid steeds minder snel toe. Er

ontstaat evenwicht als de luchtweerstand even groot is als de zwaartekracht op het

voorwerp.


126

a Op t = 0 s is haar snelheid 0 m/s.

b In deel A is de grafiek een rechte lijn die schuin omhoog loopt.

c In deel A is de versnelling constant, dus is ook de nettokracht constant.

d Op deel C de snelheid constant, dus de versnelling is nul. Dan is de nettokracht nul en

de trapkracht en tegenwerkende kracht constant en aan elkaar gelijk.

e Tijdens het uitrollen is de trapkracht nul. De tegenwerkende kracht wordt steeds

kleiner omdat de snelheid steeds kleiner wordt. De vertraging is dus niet constant en

daardoor neemt de snelheid niet gelijkmatig af.

f Je kunt de afgelegde weg alleen berekenen met het gemiddelde van de begin- en

eindsnelheid als de snelheid gelijkmatig afneemt en de grafiek een rechte lijn is. Dat is

hier niet zo.

127

a De massa is niet constant omdat er bij het afschieten van de waterraket water uit de

raket verdwijnt. De stuwkracht is niet constant omdat de druk in de raket afneemt als

er water uit de waterraket verdwijnt.

b De stuwkracht blijft constant, maar de massa neemt af. Uit 9 = : ∙ 8 blijkt dan dat de versnelling toeneemt.

c De stuwkracht daalt sneller dan dat de massa afneemt, dus 9/: neemt af � de versnelling daalt.

d Bij heel veel water in de fles neemt de versnelling bij de lancering snel af. Daarnaast

is de waterraket bij de start zwaarder, waardoor de versnelling bij de start kleiner is.

De waterraket begint al met een lagere versnelling die ook nog eens snel afneemt,

waardoor de raket niet heel hoog zal komen.

e Als er heel weinig water in de fles zit, zal er ook maar weinig water naar buiten

worden gespoten, waardoor de stuwkracht heel klein is.

128

a 8q = �, ,!A ,� = 10m/s� b 8qq = �,#�A�, �,�A ,! = 01,3m/s� 9 = : ∙ 8 = 76 × 1,3 = 1,1 ∙ 10²N c De weerstandskracht tijdens periode III is groter dan de weerstandskracht tijdens het

uitdrijven omdat de zwemmer zijn benen en armen tegen de bewegingsrichting in naar

voren brengt. De lijn in de grafiek daalt daardoor sneller.

d Eén zwembeweging duurt 1,30 0 0,40 = 0,90s. Hij moet � �,� = 83,3 zwembewegingen maken. Daar doet hij 83,3 ∙ 0,90 = 75s over.

129

a De reactietijd is 1,0 s. De remvertraging is a = ∆O∆M = � �,!� = 7,5m/s� b De reactieafstand is 1,0 ∙ 20 = 20m. De remweg is �� ∙ 20 ∙ 2,65 = 27m. De

stopafstand is 20 + 27 = 47 m.

c F6Hu = m ∙ a = 800 ∙ 7,5 = 6,0 ∙ 10#N d Oriëntatie:

De beginsnelheid blijft gelijk, dus de reactieafstand blijft ook gelijk.

De massa wordt 800 + 400 = 1200 N. De vertraging is te berekenen met a = vTwx6 . Uit de vertraging is de remtijd te berekenen en vervolgens de remweg. Tenslotte


reactieafstand en remweg optellen.

Uitwerking:

De reactieafstand is 20 m. De vertraging a = !, ∙� E�� = 5,0m/s�. Remtijd t = OH = � �, = 4,0s en remafstand s = �� ∙ 20 ∙ 4,0 = 40m. De stopafstand is 20 + 40 = 60 m. Dat is 60 – 47 = 13 m langer.

130

a De grafiek loopt in een rechte lijn, dat hoort bij een eenparig versnelde beweging.

b 8 = ∆�∆� = ��,� = 10m/s� c De hoogte is de oppervlakte onder de grafiek: W = �� ∙ 1,4 ∙ 14 = 9,8m. d Als de snelheid negatief is, beweegt ze de andere kant op, ze gaat weer naar boven.

e De snelheid is daar nul, ze draait om dus is op het diepste punt.

f De gemiddelde snelheid is (ongeveer) 1,0 m/s. De afstand is dan

) = � ∙ � = 1,0 ∙ ]6,0 0 2,2^ = 3,8m. g Tussen t = 1,4 en t = 2,2 gaat het meisje dieper onder water. De afstand die ze dan

aflegt is kleiner dan de afstand tussen t = 2,2 en t = 6,0 s. Op t = 6,0 s is ze dus

(deels) boven water.

131

a 9o,JzI = 3,5N 9o,I{K|M = 0,19 3 10� = 19N 9�< = 0,095 3 9,8 3 81 = 75}

b 9;� = 9�< 0 9

2 Sport en verkeer - Natuurkunde Geflipt...Uitwerkingen basisboek 2.1 INTRODUCTIE 1 [W] Introductie...

Documents

Transcript of 2 Sport en verkeer - Natuurkunde Geflipt...Uitwerkingen basisboek 2.1 INTRODUCTIE 1 [W] Introductie...