Opgeloste problemen met de bewegingswetten van Newton – Normaalkracht
1. Een voorwerp rust op een tafel, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. De massa van het voorwerp is 1 kg. De zwaartekrachtversnelling is 9.8 m/s² . Bepaal de normaalkracht die de tafel op het voorwerp uitoefent.
Bekend:
Massa (m) = 1 kg
Zwaartekrachtversnelling (g) = 9.8 m/ s²
Gewicht (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newton
Gevraagd: normaalkracht (N)
oplossing:
Het object ligt stil op de tafel, dus de nettokracht op het object is nul (de eerste of tweede wet van Newton). Het gewicht van het object werkt verticaal naar beneden, richting het middelpunt van de aarde. Er moet een andere kracht op het object werken om de zwaartekracht te compenseren . Het object ligt op de tafel, waardoor de tafel deze opwaartse kracht uitoefent. De kracht die de tafel uitoefent, wordt vaak een normaalkracht (N) genoemd. Normaal betekent loodrecht.
Kies de opwaartse richting als de positieve y-richting. De nettokracht op het object is:
∑ Fy = 0
N – w = 0
N = w
N = mg
N = 9.8 Newton
De normaalkracht die de tafel op het object uitoefent, bedraagt 9.8 N naar boven.
[irp]
2. Twee objecten rusten op een tafel. Massa van object 1 (m1 ) = 1 kg, massa van object 2 (m2 ) = 2 kg, zwaartekrachtversnelling (g) = 9.8 m/s² . Bepaal de grootte en richting van de normaalkracht die m2 op m1 uitoefent en de normaalkracht die de tafel op m2 uitoefent.
Het resultaat
Bekend:
Massa van het object 1 (m 1 ) = 1 kg
Massa van het object 2 (m 2 ) = 2 kg
Zwaartekrachtversnelling (g) = 9.8 m/ s²
Gewicht van object 1 (w 1 ) = m 1 g = (1)(9.8 m/s 2 ) = 9.8 kg m/s 2 = 9.8 Newton
Gewicht van object 2 (w 2 ) = m 2 g = (2)(9.8 m/s 2 ) = 19.6 kg m/s 2 = 19.6 Newton
Gezocht: N 1 en N 2
oplossing:
(a) Normale kracht uitgeoefend door m 2 op m 1 (N 1 )
N 1 = w 1 = 9.8 Newton
De richting van N 1 is naar boven.
(b) Normale kracht uitgeoefend door de tafel op de m 2 (N 2 )
N 2 = w 1 + w 2 = 9.8 Newton + 19.6 Newton = 29.4 Newton
De richting van N 2 is naar boven.
[irp]
3. Een voorwerp rust op een tafel. De massa van het voorwerp is 2 kg en de zwaartekrachtversnelling is 9.8 m/s² . De grootte van de kracht F is 10 Newton. Bepaal de grootte en richting van de normaalkracht die de tafel op het voorwerp uitoefent.
Het resultaat
Bekend:
Massa van het object (m) = 2 kg
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 9.8 m/ s²
Gewicht (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newton
Kracht F (F) = 10 Newton
Gevraagd : grootte en richting van de normaalkracht (N)
oplossing:
De richting van de normaalkracht is naar boven.
Grootte van de normaalkracht:
∑ F = 0
N – F – w = 0
N = F + w
N = 10 Newton + 20 Newton
N = 30 Newton
[irp]
4. Een voorwerp rust op een tafel. De massa van het voorwerp is 1 kg, de zwaartekrachtversnelling is 9,8 m/s² , kracht F₁ is 10 N en kracht F₂ is 20 N. Bepaal de grootte en richting van de normaalkracht die de tafel op het voorwerp uitoefent. g = 9.8 m/ s²
Het resultaat
Bekend:
Massa (m) = 1 kg
Zwaartekrachtversnelling (g) = 9.8 m/ s²
Gewicht (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newton
F 1 = 10 Newton
F 2 = 20 Newton
Gevraagd: grootte en richting van de normaalkracht (N)
oplossing:
De normaalkracht is naar boven gericht.
Grootte van de normaalkracht:
∑ F = 0
N – F 2 – w + F 1 = 0
N = F 2 + w – F 1
N = 20 Newton + 9.8 Newton – 10 Newton
N = 19.8 Newton
[irp]
5. De massa van het object (m) is 2 kg, de zwaartekrachtversnelling (g) is 9.8 m/s² , de hoek is 30 ° . Bepaal de grootte en richting van de normaalkracht die op het object wordt uitgeoefend.
oplossing:
w is het gewicht, wx is de horizontale component van het gewicht, wy is de verticale component van het gewicht, N is de normaalkracht.
Bekend:
massa (m) = 2 kg
zwaartekrachtversnelling (g) = 9.8 m/ s²
gewicht (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newton
w x = w sin 60 o = (19.6 N)(0.5) √ 3 = 9.8 √ 3 Newton
w y = w cos 60 = (19.6 N)(0.5) = 9.8 Newton
Gevraagd: normaalkracht (N)
oplossing:
∑ F = 0
N – w y = 0
N = w y
N = 9.8 Newton
[irp]
[wpdm_package id = '467 ′]
- Massa en gewicht
- Normale kracht
- Newton's tweede bewegingswet
- Wrijvingskracht
- Beweging op een horizontaal oppervlak zonder wrijvingskracht
- De beweging van twee lichamen met dezelfde versnelling op een ruw horizontaal oppervlak met wrijvingskracht.
- Beweging op een hellend vlak zonder wrijvingskracht
- Beweging op het ruwe hellende vlak met wrijvingskracht
- Beweging in een lift
- De beweging van lichamen wordt mogelijk gemaakt door touwen en katrollen.
- Twee lichamen met dezelfde versnellingsgrootte.
- Het nemen van een vlakke bocht – dynamiek van cirkelbeweging
- Het nemen van een hellende bocht – dynamiek van cirkelbeweging
- Gelijkmatige beweging in een horizontale cirkel
- Middelpuntzoekende kracht bij eenparige cirkelbeweging
