NAAM: ____________________________________________

KLAS: ____________________________________________

OERSTERK

OERSTERK

Werkblad krachten en katrollen

Deel 1:Bekijk eerst de film katrollen en krachten met de groepjes die de opdracht uitvoeren tv.

Deel 2:Lees onderstaande tekst goed door:

Je hebt kracht nodig om allerlei dingen te kunnen doen. Bij het optillen van een zware boekentas gebruik je spierkracht. Als je wilt afremmenbij het fietsen, heb je remkracht nodig. Zonder kracht kom je dus niet ver. Een kracht werkt altijd op een voorwerp.

Een kracht kun je meten met een krachtmeter. Zo’n krachtmeter heet een veerunster.

De eenheid (= maatsoort) van kracht is newton (N) of kilonewton (kN).

Een kracht geef je aan met de letter:F (force = kracht).

Een kracht kun je meten met een veerunster. Een veerunsterbestaat uit een huls met daarin een veer en een schaalverdeling. Door er iets aan te hangen, zal het veertje in de unster uitrekken.Nu kun je op de schaalverdeling aflezen wat het gewicht is van het voorwerp.

Je hebt verschillende soorten krachten:• zwaartekracht• wrijvingskracht• veerkracht• trekkracht

2

OERSTERK

ZwaartekrachtDe kracht die er voor zorgt dat je op de aarde normaal kunt staan en bijvoorbeeld niet gaat zweven, is de zwaartekracht. De zwaartekrachtis de aantrekkingskracht die de aarde op een voorwerp uitoefent. De zwaartekracht wordt afgekort als Fz. De richting van de zwaartekrachtis naar het middelpunt van de aarde toe. De zwaartekracht van een voorwerp kun je bepalen door de massa m van het voorwerpin kilogrammen te vermenigvuldigen met 10.

In formulevorm: Fz = m × 10

Fz is zwaartekracht met de eenheid newton (N)m is massa met de eenheid kilogram (kg)

WrijvingskrachtWrijving is een tegenwerkende kracht. Wrijving ontstaat wanneer oppervlakken van voorwerpen langs elkaar heen bewegen. De wrijvingskracht werkt een beweging tegen.Er zijn drie soorten wrijving: schuifwrijving, rolwrijving en luchtweerstand.Wrijving lijkt heel erg vervelend. Maar wrijving is niet altijd vervelend, want zonder wrijving kun je niet vooruit komen metje fiets, niet sturen en dus geen bochten maken en ook niet remmen.

Deel 3:

Beantwoord de volgende vragen:

1 Hoeveel kilogram is 10 Newton?2 Hoeveel Newton is 34 kilogram?3 Hoeveel kilogram is 7 Newton?4 Welke soorten wrijvingskrachten zijn er?5 Wat betekend massa?6 Wat is de eenheid van Fz?

Deel 4:

Een katrol is een handig gereedschap als je een zwaar voorwerp moet tillen. Een katrol bestaat uit een stuk touw of ketting dat omeen wiel gewikkeld is. Aan de ene kant van het touw maak je het voorwerp vast. Het voorwerp dat je optilt, noem je ook wel delast. Je trekt zelf aan de andere kant van het touw. Soms trekt een machine, bijvoorbeeld een hijskraan.

3

OERSTERK

Gebruik de opstelling met katrollen uit het lokaal.

Stap 1: trek aan alle vier verschillende opstelling en schrijf op wat je bevindingen zijn.

Stap 2: meet met een veerunster hoeveel kracht je nodig hebt om de steen met 1 katrol omhoog te trekken. Noteer deze kracht.

Stap 3: Hoeveel kracht denk je nodig te hebben met dezelfde steen, alleen nu met twee kratrollen?

Stap 4: meet met een veerunster hoeveel kracht je nodig hebt om de steen met 2 katrollen omhoog te trekken. Noteer deze kracht.

Stap 5: Wat valt je nu op als je naar stap 1, 2 en 3 kijkt.

Stap 6: bereken nu hoeveel kracht je nodig hebt bij 3 katrollen.

Stap 7: bereken nu hoeveel kracht je nodig hebt bij 4 katrollen.

Stap 8: controleer nu of je berekening klopt aan de hand van de veerunster.

Stap 9: kijk naar de afbeelding van de 4 katrollen en leg uit wat 1:1, 2:1, 3:1 en 4:1 betekent.

Deel 5:

Maak gebruik van een laptop en ga naar de volgende site:http://www.technopolis.bedan: tabblad Experimenteer en kies hefbomen en katrollen.

Voer alle 5 de experimenten uit. Daarna afsluiten en alles opruimen en maak een samenvatting in je schrift.

4

OERSTERK

Werkblad evenwicht en krachtenDe balans die we gaan gebruiken ziet er als volgt uit. De lange streep (x) is het draaipunt. De afstand tussen twee streepjes is 5 centimeter. Dus de afstand tussen (x) en L1 is 5cm. De afstand tussen (x) en L2 is 10cm. De afstand tussen (x) en L3 is 15cm en de afstand tussen (x) en L4 is 20cm. Dezelfde afstanden gelden voor R.

(x) L4 L3 L2 L1 R1 R2 R3 R4 5cm 5cm 5cm 5cm 5cm 5cm 5cm 5cm

Nu hangen we aan L4 een gewicht van 150 gram hoe groot moet dan het gewicht zijn om de balans weer in evenwicht te hebben?

(X) L4 R4

20cm 20cm

150gr ?

Dat is makkelijk. De afstand tot het draaipunt is aan zowel aan de linkerzijde (L4) als aan de rechterzijde (R4) hetzelfde namelijk 20cm. Dit houdt in dat het gewicht bij R4 ook 150gr moet zijn. Controleer of dit klopt.

Het antwoord kun je ook berekenen. Wat moet je dan doen? Je moet dan de formule invullen. Deze luidt:

De afstand aan de linkerzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de linkerzijde=

De afstand aan de rechterzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de rechterzijde.

Dus als je dat invult in de opgave hierboven dan krijg je;

20cm (L4) x 150gr = 20cm (R4) x …. gr

3000 = 20cm x …..gr

3000 : 20 = 150gr

Doe de opgaven op de volgende bladzijden en controleer of het ook klopt.

5

OERSTERK

Opgave 1 We hangen aan L4 een gewicht van 150 gram hoe zwaar moet dan het gewicht aan R3 zijn om de balans weer in evenwicht te krijgen?

(X) L4 R3

20cm 15cm

150gr ?

De afstand aan de linkerzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de linkerzijde=

De afstand aan de rechterzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de rechterzijde.

Dus als je dat invult in de opgave hierboven dan krijg je;

20cm (L4) x 150gr = 15cm (R3) x …. gr

3000 = 15cm x …..gr

3000 : 15 = 200gr

Opgave 2 We hangen aan L4 een gewicht van 150 gram hoe zwaar moet dan het gewicht aan R2 zijn om de balans weer in evenwicht te krijgen?

(X) L4 R2

20cm 10cm

150gr ?

De afstand aan de linkerzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de linkerzijde=

De afstand aan de rechterzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de rechterzijde.

Dus als je dat invult in de opgave hierboven dan krijg je;

20cm (L4) x 150gr = 10cm (R2) x …. gr

3000 = 10cm x …..gr

3000 : 10 = 300gr

6

OERSTERK

Opgave 3 We hangen aan L4 een gewicht van 150 gram hoe zwaar moet dan het gewicht aan R1 zijn om de balans weer in evenwicht te krijgen?

(X) L4 R1

20cm 5cm

150gr ?

De afstand aan de linkerzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de linkerzijde=

De afstand aan de rechterzijde tot het draaipunt x het gewicht aan de rechterzijde.

Dus als je dat invult in de opgave hierboven dan krijg je;

20cm (L4) x 150gr = 5cm (R2) x …. gr

3000 = 5cm x …..gr

3000 : 5 = 600gr

Probeer de volgende opgave zelf op te lossen en kijk of het gevonden antwoord juist is.

Opgave 4 (X) L4 R4

? 250gr

7

OERSTERK

Opgave 5 (X) L4 R1

50gr ?

Opgave 6 L3 R4

100gr ?

Opgave 7 L3 R2

? 300gr

8

OERSTERK

Opgave 8 L1 R2

? 200gr

Opgave 9 L3 R1

50gr ?

Opgave 10 L2 R3

? 100gr

9

OERSTERK

Het kan natuurlijk ook gebeuren dat er aan één of beide zijde(n) op verschillende afstanden gewichten hangen. L4 L2 R3

50gr 50gr ?

Je lost deze opgave als volgt op:

20cm (L4) x 50gr + 10cm (L2) x 50gr = 15cm (R2) x …. gr

1000 + 500 = 15cm x …..gr

1500 : 15 = 100gr

Maak de volgende opgaven en controleer of je het goed hebt gedaan.

Opgave 11 . L4 L2 R3

100gr 100gr ?

Opgave 12 L4 L2 R3

50gr 250gr ?

10

OERSTERK

Opgave 13 L4 L2 R3

150gr 150gr ?

Ook kan het voorkomen dat een ander gewicht onbekend is zoals in het tekening hieronder. L4 L2 R3

100gr ? 300gr

Je lost deze opgave als volgt op:

20cm (L4) x 100gr + 10cm (L2) x …….gr = 15cm (R3) x 300 gr

2000 + 10cm x ……gr = 4500 10cm x …..gr = 4500 – 2000

10cm x …..gr = 2500

250gr = 2500 : 10

11

OERSTERK

Maak de volgende opgaven en controleer of je het goed hebt gedaan.

Opgave 14 L4 L2 R3

50gr ? 200gr

Opgave 15. L4 L2 R3

? 200gr 400gr

12

OERSTERK

Als laatste kan het nog gekker maar alles is te berekenen

L4 L3 L2 L1 R1 R2 R3 R4

100gr 100gr 50gr 200gr 100gr ? 200gr 50gr

Je lost deze opgave als volgt op:

20cm (L4) x 100gr + 15cm (L3) x 100gr + 10cm (L2) x 50gr + 5cm (L1) x 200gr = 20cm (R4) x 100gr + 15cm (R3) x 200gr + 10cm (r2) x ….gr + 5cm (R1) x 100gr

(Linkerzijde) 2000 + 1500 + 500 + 1000 = 1000 + 3000 + 10cm x ….gr + 500 (Rechterzijde)

5000 = 4500 + 10cm x ….gr

5000 - 4500 = 10cm x …..gr

5000 : 10 = 50 gr

Opgave 16

L4 L3 L2 L1 R1 R2 R3 R4

? 100gr 150gr 100gr 100gr 50gr 300gr 50gr

13

OERSTERK

Opgave 17

L4 L3 L2 L1 R1 R2 R3 R4

50gr 100gr 150gr 200gr 50gr ? 100gr 150gr

14

OERSTERK

Werkblad krachten en veerunsters

Deel 1

Je werkt bij deze proef met twee veerunster. Hang het houten blokje eerst aan de veerunster met de stugste veer. Als de gemeten kracht kleiner is dan 1 Newton, kun je de veerunster met de minst stugge veer gebruiken.

1. Als dat kan, moet je de veerunster met de minst stugge veer gebruiken.

Leg uit waarom dat beter is. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

UitvoerenSpierkracht

Pak de veerunster met de meest stugge veer. Trek het haakje met een vinger naar beneden. Rek de veer in de veerunster uit tot 1 Newton. Rek de veer daarna verder uit, tot 3 Newton.

2. Moest je hard trekken om een kracht van 1 Newton te leveren?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. En om een kracht van 3 Newton te leveren?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

15

OERSTERK

Veerkracht Leg de veerunster plat op tafel. Maak de beide haakjes aan elkaar vast. Trek de veerunsters voorzicht uit elkaar. Stop als de minst stugge veerunster 1 Newton aangeeft.

4. Wat geeft de ander krachtmeter nu aan? ………………………N

5. Van Welke krachtmeter is de veer het verste uitgerekt?……………………………………………………………………………………

6. Hoe komt het dat de veer van de enen veerunster meer uitrekt dan die in de andere?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Zwaartekracht Hang een massastuk van 100 gram aan de veerunster.

7. Vul in: De zwaartekracht op een voorwerp van 100 gram is …………N

Hang vijf verschillende voorwerpen één voor één aan de veerunster.

8. Schrijf je meetresultaten in tabel 1.

Tabel 1 voorwerp zwaartekracht

16

OERSTERK

Deel 2

Je hebt 1 houten blokje met vier verschillende ondergrondennodig, die je gemakkelijk aan een veerunster kan bevestigen. Zie figuur rechts.Gebruik hierbij drie verschillende veerunsters.

UitvoerenWrijvingskracht

9. Trek met je hand een blokje over de tafel.Schat nu eens hoe groot de kracht in Newton isdie jij daarbij uitoefent. ………………………….N

10. Bevestig nu de veerunster aan het blokje. Trek het blok met veerunster gelijkmatig over de tafel. Lees de waarde van de kracht af. noteer de waarde en de geschatte waarde in tabel 2

Houten blokje Geschatte kracht (N) Gemeten kracht (N)zijkant 1zijkant 2zijkant 3zijkant 4zijkant 1 schuurpapierzijkant 2 schuurpapierzijkant 3 schuurpapierzijkant 4 schuurpapier

11. Herhaal de opdrachten 9 en 10 met de andere kant van het blokje. Schat de kracht steeds voordat je meet. Noteer de schatting en de gemeten krachten in het tabel.

12. Herhaal nu alle 4 metingen terwijl je het blokje over een vel schuurpapier heen trekt.

17

OERSTERK

13. Vragen:a kloppen je geschatte waarden met de gemeten waarde?

…………………………………………………………………………………….

b is 1 Newton een vrij kleine kracht of een grote kracht?

…………………………………………………………………………………….

c om iets vooruit te trekken is kracht nodig. Die kracht is niet steeds gelijk. Noem drie dingen waar de grootte van die kracht afhangt.

…………………………………………………………………………………….

Deel 3Je hebt een aluminiumblokje nodig en een emmer met water.UitvoerenOpwaartse kracht

Hang het aluminiumblokje aan de veerunster.

14. Wat geeft de veerunster nu aan? …………………….N

Vul het emmer voor een kwart met water boven de spoelbak.

Laat het blokje, terwijl het aan de veerunster hangt, helemaal onder water zakken.

15. Wat geeft de veerunster nu aan?.....................N

16. Hoe groot is het verschil tussen de twee metingen bij vraag 14 en 15?

17. Het water oefent een kracht uit op het blokje. a hoe groot is die kracht …………..N b in welke richting werkt hij?........................................................

18

OERSTERK

Deel 4uitvoerenevenwicht en momenten (lees de pagina over momenten in het bronnenboek)

Pak de balk en het kleine balkje, leg de balk precies op de helft haaks op het balkje. De balk is nu in evenwicht.

Meet de lengte op van beide kanten. Zet op beiden kanten op het eind een baksteen.

18. Wat gebeurt er met de balk?

Zet nu de linkerkant op 50 cm vanaf het draaipunt 19. Hoeveel gewicht heb je nodig aan de linkerkant om de balk in evenwicht te krijgen? Schrijf de berekening op en controleer je antwoord met de juiste hoeveel gewicht te plaatsen op de linkerkant.

Ruim je spullen netjes op en meldt bij de docent dat je klaar bent.

19

OERSTERK

Werkblad vlieger

Voor de vlieger is er een lesbrief én een werkblad hoe je de vlieger moet maken. Vraag deze aan de docent

Korte samenvatting Oersterk

KrachtenJe hebt kracht nodig om allerlei dingen te kunnen doen. Bij optillen van een zware boekentas gebruik je spierkracht. Als je wilt afremmen bij het fietsen, heb je remkracht nodig. Zonder kracht kom je dus niet ver. Een kracht werkt altijd op een voorwerp.

Een kracht kun je zelf niet zien, maar de gevolgen van een kracht wel.Een kracht kun je meten met een krachtmeter. Zo’n krachtmeter heet een veerunster.De eenheid (=maatsoort) van kracht is newton (N) of kilonewton (kN).De kracht geef je aan met de letter: F (force = kracht)

ZwaartekrachtDe kracht die er voor zorgt dat je op de aarde normaal kunt staan en bijvoorbeeld niet gaat zweven, is de zwaartekracht. De zwaartekracht is de aantrekkingskracht die de aarde op een voorwerp uitoefent. De zwaartekracht wordt afgekort als Fz. De richting van de zwaartekracht is naar het middelpunt van de aarde toe. De zwaartekracht van een voorwerp kun je bepalen door de massa m van het voorwerpin kilogrammen te vermenigvuldigen met 10.

In formulevorm: Fz = m × 10

Fz is zwaartekracht met de eenheid newton (N)m is massa met de eenheid kilogram (kg)

HefboomEen hefboom is een lat, buis of paal die op een draaipunt ligt. Het draaipunt ligt niet in het midden als bij een wip. Een hefboom heeft aan de ene kant van het draaipunt een grote afstand (lange arm). Aan de andere kant van draaipunt is de afstand kleiner (korte arm). Als je op de lange arm weinig kracht zet, komt er op de korte arm veel kracht te staan. Hefbomen vind je bij kruiwagens, steekwagens, scharen, tangen, ring- en steeksleutels en deurklinken. Ze komen heel veel voor. Je gebruikt ze heel vaak.

20

OERSTERK

Hefboomregelafstand (a) x kracht (F) aan de ene kant = afstand (a) x kracht (F) aan de andere kant

Kracht (F) = massa (m) x 10Dus:kracht 1 = 50kg x 10 = 500N(ewton)kracht 2 = 100kg x 10 = 1000N(ewton)In het kort:

afstand 1 x kracht 1 = afstand 2 x kracht 2in letters wordt dit:

a1 x F1 = a2 x F2

Voorbeeld afb. waarbij het steunpuntook het draaipunt is:

200cm x 500N = 100cm x 1000N100.000 = 100.000

KatrollenMet een touw en een katrol kun je makkelijk grote krachten ontwikkelen. Net als bij een hefboom.Als je 1 touw over 1 katrol laat lopen, heb je niet meer kracht nodig dan dat je zonder katrol aan het touw trekt. Je veranderd alleen de richting van de beweging. In plaats van de last (last = het voorwerp dat je optilt) te tillen, trek je de last.

21

OERSTERK

Je vergroot wel je kracht als je meer dan 1 katrol gebruikt. Hoe meer katrollen je gebruikt, hoe minder kracht je hoeft te leveren. Als je bijvoorbeeld 2 katrollen gebruikt, hoef je 2 keer minder kracht te leveren.

Gebruik je nog meer katrollen, dan ontwikkel je nog meer kracht. Als je het touw bijvoorbeeld over 4 katrollen laat lopen, dan ontwikkel je ook 4 keer zoveel kracht. Je hebt dan wel veel meer touw nodig.

Om het uit te kunnen rekenen kan je steeds het gewicht van de last delen door het aantal katrollen dat je gebruikt. Voorbeeld ik wil de baksteen van 4 kg met 1 katrol trekken, dan trek ik nog steeds die zelfde 4 kg.

Trek ik nu dezelfde last van 4 kg met 4 katrollen kan ik dus 4 kg delen door 4 katrollen = 1 kg

Let op in je werkboekje staat ook het een en ander aan uitleg! Lees ook je werkboekje heel goed door en maak eventueel ook de

opgaves met behulp van het antwoordenblad!

22

OERSTERK

Antwoordenblad OersterkKatrollen en krachtenBlz. 3Vraag 1: 1 kgVraag 2: 340 NVraag 3: 0,7 kgVraag 4: schuifwrijving, rolwrijving en luchtweerstandVraag 5: massa is het gewicht van een voorwerp in kgVraag 6: eenheid van Fz is in Newton met de hoofletter N

Blz. 4Stap 1: met 1 katrol is het zwaarder dan met 4 katrollenStap 2: 4 kNStap 3: hier moet zelf gaan schattenStap 4: 2 kNStap 5: wat opvalt dat je de helft minder kracht hoeft te leverenStap 6: 4 kg/3 = 1,33 kN Stap 7: 4 kg/4 = 1 kNStap 8: ja, deze kloppen, maar zijn wat lastig af te lezenStap 9: Als je 1 katrol hebt deel te het gewicht door 1, bij 2 katrollen deel je gewicht door 2, bij 3 katrollen deel je het gewicht door 3 en ga zo maar door. Dus wat je steeds doet is het gewicht delen door het aantal, dat je hebt.

Evenwichten en krachtenBlz. 7Opgave 3: 600 gOpgave 4: 250 gOpgave 5: 200 g

Blz. 8Opgave 6: 75 gOpgave 7: 200 gOpgave 8: 400 gOpgave 9: 150 gOpgave 10: 150 g

Blz. 9Opgave 11: 200 gOpgave 12: 233,33 gOpgave 13: 300 g

Blz. 10Opgave 14: 200 gOpgave 15: 200 gOpgave 16: 200 g

Blz. 11Opgave 16: 150 gOpgave 17: 25 g

Krachten en VeerunstersBlz.12Vraag 1: omdat dan de schaalverdeling nauwkeuriger isVraag 2: neeVraag 3: ja, meer dan net

23

OERSTERK

Blz. 13Vraag 4: 1 NVraag 5: de veerunster met de minst stugge veerVraag 6: de minst stugge veer is makkelijker uit te trekken en heeft een nauwkeuriger schaalverdeling deze kan bijvoorbeeld maar tot 1 N meten. De stugge veer kan je moeilijke uittrekken en heeft en minder nauwkeurige schaalverdeling deze kan bijvoorbeeld tot 10 N meten. Dat betekent dat je op een veerunster tot 10 N niet nauwkeurig op decimalen (cijfers achter de komma) kan aflezen.Vraag 7: 1 NVraag 8: is bij iedereen zijn dat verschillende antwoorden doordat iedereen verschillende voorwerpen heeft gebruikt.

Blz. 14Vraag 9: ± 0,1 NVraag 10, 11, 12 zie onderstaand tabel:Houten blokje Welk materiaal Geschatte kracht

(N)Gemeten kracht (N)

Zijkant 1 Hout

Deze antwoorden kunnen bij iedereen

verschillend zijn.

± 0,09Zijkant 2 Rubber ± 0,65Zijkant 3 Schuurpapier ± 0,05Zijkant 4 Vilt ± 0,15Zijkant 1 schuurpapier

Hout ± 0,6

Zijkant 2 schuurpapier

Rubber ± 0,8

Zijkant 3 schuurpapier

Schuurpapier ± 0,5

Zijkant 4 schuurpapier

Vilt ± 0,9

Vraag 13a: Ook hier zijn allerlei antwoorden mogelijk.

Blz. 15Vraag 13b: de kracht van 1 N is niet heel erg groot, maar gevoelsmatig wel.Vraag 13c: schuifwrijving, rolwrijving en luchtweerstand

Deel 3 (blz. 15) en 4 (blz. 16) is door niemand uitgevoerd en dus niet van toepassing.

24

OERSTERK

25