Wanneer we een object duwen, trekken, trappen, tillen, gooien, vegen, slaan, plukken, knijpen, drukken, opblazen, openen en sluiten , zeggen we dat er een kracht op het object wordt uitgeoefend. Deze acties zijn niets anders dan het toepassen van geweld. Wat ook de manier is waarop de kracht wordt uitgeoefend, er zijn slechts twee soorten:
Een extern middel dat beweging in een lichaam veroorzaakt of de bestaande toestand van de beweging in een lichaam verandert, wordt een kracht genoemd.
Voorbeelden van push
- We duwen tegen de deur om hem te sluiten of te openen
- We duwen een karretje in een winkel
- We duwen een doos door de kamer
Voorbeelden van trekken
- We tillen een emmer water op
- We trekken aan de koelkastdeur om hem te openen
- We trekken een stoel om te zitten
We gebruiken kracht om te lopen, een object op te tillen, iets te gooien, een object van zijn plaats te verplaatsen, enz. Kortom, er is kracht bij elke activiteit die we doen. Door kracht uit te oefenen brengen we meestal alles in beweging of in ruststand, maar niet altijd. Als we bijvoorbeeld kracht uitoefenen op een muur, beweegt deze niet.
Het punt op het lichaam waar een kracht werkt, wordt het aangrijpingspunt genoemd.
Een lijn die door het aangrijpingspunt van de kracht in de richting van de kracht wordt getrokken, wordt de werklijn van een kracht genoemd.
Effecten van geweld
Kracht heeft veel effecten op de objecten waarop het wordt toegepast. Kracht kan worden beoordeeld aan de hand van de verschillende effecten die het kan hebben op het object waarop het wordt toegepast.
- De kracht veroorzaakt beweging - Kracht kan een stilstaand object in beweging brengen, op voorwaarde dat er geen andere kracht is die de beweging verhindert. Dit betekent dat wanneer een voldoende hoeveelheid kracht wordt uitgeoefend op een niet-bewegend object, het object begint te bewegen in de richting van de kracht. Een verandering in de positie van een object wordt beweging genoemd. Als we bijvoorbeeld een speelgoedauto duwen, beweegt deze, of een doos die op de grond ligt, kan worden verplaatst door erop te duwen, dat wil zeggen door er kracht op uit te oefenen. Dus wanneer kracht wordt uitgeoefend, komt een stilstaand object in beweging of verandert de kracht de positie van een stationair object.
- Kracht verandert de snelheid – De snelheid van een bewegend lichaam kan worden veranderd door er kracht op uit te oefenen – door kracht uit te oefenen op het gaspedaal kan de snelheid van een rijdende auto worden verhoogd en door te remmen kan de snelheid worden verlaagd of uiteindelijk zelfs worden gestopt rijdende auto. Wanneer we kracht uitoefenen in dezelfde richting als die van beweging, neemt de snelheid toe. Wanneer we kracht uitoefenen in de tegenovergestelde richting als die van beweging, neemt de snelheid af.
- Force stop motion - Dit betekent dat wanneer we kracht uitoefenen in de tegenovergestelde richting van de beweging, het een bewegend object in een rusttoestand kan brengen. Een rijdende auto kan bijvoorbeeld worden gestopt door erop te remmen. Wanneer we de bal die naar ons wordt gegooid proberen vast te houden met een kracht die groter is dan de kracht waarmee hij komt, stopt hij.
- Kracht verandert de richting - Wanneer een kracht onder een hoek op een bewegend object wordt uitgeoefend, verandert het de richting van het bewegende object. Bijvoorbeeld, in een partijtje tennis, wanneer een speler de bal terugslaat naar de speler aan de andere kant, verandert de kracht die op de bal wordt uitgeoefend van richting. Een rijdende auto verandert van richting wanneer er kracht op het stuur wordt uitgeoefend om het te draaien. In een voetbalspel veranderen spelers de richting van bewegend voetbal door de bal met hun voet onder een hoek te raken.
- Kracht verandert de vorm - Wanneer kracht op een object wordt uitgeoefend, veranderen de vorm en grootte ervan. Wanneer bijvoorbeeld een opgeblazen ballon wordt ingedrukt, verandert een uitgeoefende kracht van vorm. Wanneer een massief blok rots wordt gehamerd, verandert de kracht die door de hamer wordt uitgeoefend van vorm om een standbeeld te maken. Wanneer we in een plastic waterfles knijpen, verandert een uitgeoefende kracht van vorm en grootte.
Kenmerken van Kracht
- Kracht is het gevolg van een interactie van ten minste twee objecten
- Het kan de bewegingstoestand van een object veranderen
- Het kan de vorm van een object veranderen
- Krachten die in dezelfde richting op een object worden uitgeoefend, worden bij elkaar opgeteld en de resultante is dezelfde richting
- Wanneer krachten in de tegenovergestelde richting op een object worden uitgeoefend, is hun resulterende of nettokracht het verschil tussen deze tegengestelde krachten en is de resulterende richting dezelfde als die van de grotere kracht.
- Als de twee krachten die op een voorwerp werken even groot zijn maar tegengesteld in richting, dan is de netto kracht die op het lichaam werkt nul.
- Het is een vectorgrootheid en moet daarom worden gespecificeerd door de grootte en de richting ervan op te geven.
- Als de grootte of de richting of beide verandert, verandert ook het effect van kracht.
Soorten krachten:
- Gebalanceerde versus ongebalanceerde krachten
- Krachten die op een object inwerken, kunnen gebalanceerd of ongebalanceerd zijn.
- Evenwichtige krachten
Gebalanceerde krachten zijn die waarbij het resultaat van uitgeoefende krachten gelijk is aan nul. Ze veroorzaken geen verandering in de toestand van het object waarop het wordt uitgeoefend, dwz het object waarop kracht wordt uitgeoefend, de toestand verandert niet van beweging naar rust of vice versa, maar uitgebalanceerde krachten kunnen de vorm en grootte van een object. Evenwichtige krachten zijn even groot maar tegengesteld in richtingen. Gebalanceerde krachten worden beschouwd als in een staat van evenwicht.
Bijvoorbeeld bij armworstelen waarbij er geen winnaar is, is de kracht die door elke persoon wordt uitgeoefend gelijk, maar ze duwen in de tegenovergestelde richting. De resulterende kracht (nettokracht) is nul. Of, in een touwtrekken, als er geen beweging in het touw is, oefenen de twee teams gelijke maar tegengestelde krachten uit die in evenwicht zijn. Nogmaals, de resulterende kracht (nettokracht) is nul.
Wanneer krachten in evenwicht zijn, is er geen verandering van richting.
- Gecombineerde krachten die in evenwicht zijn, zijn altijd gelijk aan nul.
- Gebalanceerde krachten kunnen de beweging of richting van een object niet veranderen.
- Een uitgebalanceerde kracht houdt een object met een constante snelheid in beweging
Een boek op tafel is een voorbeeld van een uitgebalanceerde kracht. De kracht van het gewicht van het boek wordt tegengewerkt door de normaalkracht (steunkracht) van de tafel. De twee krachten zijn volledig gelijk en tegengesteld.
Een voorbeeld van een uitgebalanceerde kracht die een object met een constante snelheid in beweging houdt, is de cruisecontrol op een auto die probeert de wrijvingskrachten te evenaren met een voorwaartse kracht. Zodra een constante snelheid is verkregen, zijn de twee sets krachten volledig gelijk en tegengesteld.
onevenwichtige krachten
In tegenstelling tot gebalanceerde krachten, zijn ongebalanceerde krachten degenen waarbij de resulterende uitgeoefende kracht groter is dan nul. De krachten die op het object inwerken zijn niet gelijk en ze zorgen er altijd voor dat de beweging van een object de snelheid en/of richting waarin het beweegt verandert.
Wanneer twee ongebalanceerde krachten in tegengestelde richtingen worden uitgeoefend, is hun gecombineerde kracht gelijk aan het verschil tussen de twee krachten. De grootte en richting van de netto kracht beïnvloeden de resulterende beweging. Deze gecombineerde kracht wordt uitgeoefend in de richting van de grotere kracht. Als bij touwtrekken bijvoorbeeld het ene team harder trekt dan het andere, zal de resulterende actie (nettokracht) zijn dat het touw zijn beweging in de richting van de kracht verandert met de grotere sterkte/magnitude.
Wanneer ongebalanceerde krachten in dezelfde richting worden uitgeoefend, is de resulterende kracht (nettokracht) de som van de krachten in de richting waarin de krachten worden uitgeoefend. Als bijvoorbeeld twee mensen tegelijkertijd in dezelfde richting aan een object trekken, zal de uitgeoefende kracht op het object het resultaat zijn van hun gecombineerde krachten.
Wanneer krachten in dezelfde richting werken, worden hun krachten opgeteld. Wanneer krachten in tegengestelde richting werken, worden hun krachten van elkaar afgetrokken.
Ongebalanceerde krachten zorgen er ook voor dat een niet-bewegend object zijn beweging verandert
Als er geen netto kracht op het object werkt, verandert de beweging niet. Als er een netto kracht op een voorwerp werkt, zal de snelheid van het voorwerp veranderen in de richting van de netto kracht.
Contact versus niet-contact krachten
Afhankelijk van de interactie tussen een kracht en een object, worden krachten geclassificeerd als contact- en niet-contactkrachten.
Contactkrachten: Een kracht die alleen kan worden uitgeoefend wanneer deze in contact is met een object, wordt een contactkracht genoemd. Alle mechanische krachten zijn contactkrachten, bijvoorbeeld spierkracht en wrijvingskracht.
Soorten contactkrachten:
- Toegepaste kracht - Kracht als gevolg van de werking van spieren wordt uitgeoefende kracht genoemd. Het wordt ook wel spierkracht genoemd. We passen spierkracht toe tijdens het dagelijkse werk van ons leven, zoals ademhalen, spijsvertering, een emmer optillen, trekken of duwen aan een voorwerp.
- Normaalkracht - Het is een contactinteractiekracht tussen oppervlakken. Het werkt altijd loodrecht op de oppervlakken en uit het oppervlak.
- Wrijvingskracht - Wanneer twee objecten over elkaar glijden, wrijven en duwen ze tegen elkaar. Deze duwkracht wordt wrijvingskracht genoemd. Zo komt het aansteken van een lucifer of het stoppen van een bewegende bal onder wrijvingskracht.
- Spankracht - Een uitgeoefende kracht waarbij de kracht wordt uitgeoefend door een touw, kabel, touw, enz. Een spankracht kan alleen trekken, niet duwen. Meestal gaan we ervan uit dat de spanning in een kabel overal op de kabel gelijk is.
- Luchtweerstandskracht - Dit is een speciaal type wrijvingskracht die inwerkt op objecten terwijl ze door de lucht reizen. De kracht van luchtweerstand wordt vaak waargenomen om de beweging van een object tegen te gaan. De kracht zal meestal worden verwaarloosd vanwege de verwaarloosbare grootte. Het valt het meest op bij objecten die met hoge snelheden reizen (bijvoorbeeld een skydiver of een downhill-skiër).
- Veerkracht - Kracht uitgeoefend door een samengedrukte of uitgerekte veer is 'veerkracht'. De gecreëerde kracht kan een duw of een trekkracht zijn, afhankelijk van hoe de veer is bevestigd.
Contactloze krachten: Een kracht die kan worden uitgeoefend zonder enig contact met twee lichamen wordt een contactloze kracht genoemd, bijv. magnetische kracht, elektrostatische kracht, zwaartekracht.
Soorten contactloze krachten
- Een zwaartekracht is een kracht die twee objecten naar elkaar toe probeert te trekken. Alles wat massa heeft, heeft ook een aantrekkingskracht. Hoe massiever een object is, hoe sterker de zwaartekracht. De zwaartekracht van de aarde houdt je op de grond en zorgt ervoor dat objecten vallen. Waterdruppels die uit de lucht vallen, is een voorbeeld van zwaartekracht. Appel die van de boom valt, is het beste en meest populaire voorbeeld van contactloze kracht.
- De magnetische kracht is de kracht die een magneet op magnetische voorwerpen uitoefent. Ze bestaan zonder enig contact tussen twee objecten. IJzeren pinnen worden bijvoorbeeld aangetrokken wanneer ze zich in de buurt van een magneet bevinden zonder fysiek contact.
- De elektrostatische kracht is de kracht die alle elektrisch geladen lichamen op andere geladen lichamen uitoefenen. Het kan zowel aantrekkelijk als weerzinwekkend van aard zijn op basis van de lading van het lichaam. Bijvoorbeeld het opladen van het haar en het aantrekken van stukjes papier ernaartoe.
- Kernkracht is de kracht die atomen en hun deeltjes bij elkaar houdt.
Krachtveld
- Een gebied of ruimte waarin niet-contactkrachten zoals magnetische kracht, zwaartekracht en elektrostatische kracht werken, wordt een krachtveld genoemd.
- Het gebied rond een magneet, waar een magnetische substantie kracht ervaart, wordt het magnetische veld genoemd.
- Het gebied rond een elektrische lading, waar een elektrische substantie kracht ervaart, wordt het elektrische veld genoemd.
- Een krachtveld is dus een invloedssfeer van contactloze krachten.
Kracht = Massa × Versnelling
Versnelling - De verandering in de snelheid van een object wordt versnelling genoemd. Wanneer een object snelheid wint, is zijn versnelling positief; wanneer de snelheid verloren gaat, is de versnelling negatief.
Massa - Elk object bestaat uit materie. Hoe meer materie een object heeft, hoe groter het is en hoe meer massa het heeft.
Volgens de tweede bewegingswet van Newton, duw je op een object met een bepaalde massa, en het versnelt op basis van de hoeveelheid kracht en massa. Een kleine kracht met een grote massa resulteert in een langzame acceleratie en een grote kracht met een kleine massa een snelle acceleratie. Dit betekent dat een kracht van nul op een massa nul versnelling geeft. Als het object stilstaat, blijft het stil; als het beweegt, blijft het met dezelfde snelheid en richting bewegen.
