Proef 3M 3.1 Voorbeelden van krachten

7 mei • Valk, Ton van der

Doel van de proef: de leerlingen kennen enkele belangrijke soorten krachten en kunnen in concrete gevallen de richting en het aangrijpingspunt ervan bepalen.

Voorkennis:

  • Grootte, richting en aangrijpingspunt van een kracht (voor herhaling zie Proef 1M 9.1)

Benodigdheden:

  • (zwaar) voorwerp
  • veerunster (krachtmeter)
  • stukje plastic elektriciteitspijp
  • spiraalveer of buigbaar latje
  • twee magneten (uit lestrolleyj
  • Statief met klem

NB het is zinvol hier een onderscheid te maken tussen contactkrachten en krachten-op-afstand.

A. Contactkrachten

1. Spierkracht: laat een leerling een zwaar voorwerp met één hand optillen. De spierkracht op het voorwerp heeft als aangrijpingspunt de plek op het voorwerp dat contact maakt met de hand. De richting van de kracht is omhoog.

De spierkracht is weliswaar het gevolg van het samentrekken van een spier, maar werkt op het voorwerp via de hand.

2. Veerkracht:

A. Zet het voorwerp op de buigbare lat, zodat de doorbuiging zichtbaar is. Dus de lat wat verder door en laat los, zodat de lat gaat veren. De veerkracht op het voorwerp grijpt aan op de onderkant ervan en is naar boven gericht.

B. Hang de veer op aan een statief met klem. Hang het voorwerp aan de veer en laat het op en neer veren. De veerkracht op het voorwerp grijpt aan op het contactpunt met de veer en is omhoog gericht.

3. Wrijvingskracht: zet het voorwerp op een ruwe ondergrond en trek het voorwerp langzaam voort aan een veerunster. De wrijvingskracht op het voorwerp grijpt aan op de onderkant van het voorwerp en is tegengesteld aan de snelheid.

 

4. Gewicht: argumenteer dat de reactiekracht van de veerkracht uit 2A en 2B op het verende latje/ de spiraalveer naar beneden werkt en dat die kracht het gewicht van het voorwerp op het latje/ de veer is.

5. Normaalkracht: als een voorwerp op een tafel staat, buigt de tafel een beetje door. Dat zie je het beste als het voorwerp heel zwaar is. Die doorbuiging is nodig om het voorwerp tegen te houden: anders zou het voorwerp door de zwaartekracht door de tafel heen vallen. De tafel levert een omhoog gerichte kracht waardoor het voorwerp op zijn plaats blijft. Die omhoog gerichte kracht noemen we de normaalkracht.

B. Krachten-op-afstand

6. Zwaartekracht: laat zien dat voorwerpen met een massa ‘op afstand’ door de aarde worden aangetrokken en daardoor kunnen gaan vallen. De zwaartekracht op een voorwerp kracht grijpt aan in het zwaartepunt (zie later, proef 3M 3.5a) en is gericht naar het middelpunt van de Aarde.

7. Elektrische (elektrostatische) kracht. Wrijf een plastic voorwerp, bijvoorbeeld een stukje plastic eketriciteitsbuis, met een wollen doek. Het plastic wordt daardoor geladen, wat te zien is door de buis boven enkele papiersnippers te houden. De elektrische kracht werkt dus op afstand en is gericht naar het geladen voorwerp dat de aantrekking veroorzaakt.

NB Als de luchtvochtigheid hoog is, wordt het plastic zeer snel ontladen en mislukt de proef. Doe deze proef daarom op een zeer droge dag.

8. Magnetische kracht: neem twee magneten en laat zien dat de noordpool van de ene magneet ‘op afstand’ wordt afgestoten door de noordpool van de andere magneet. Idem voor de twee zuidpolen. Laat ook zien dat de noordpool van de ene magneet wordt aangetrokken door de zuidpool van de andere magneet.

Leswerk