Alle boeken

Professioneel

Apps Over Coach Inloggen Begin met lezen

Natuurkunde · Begrippenlijst

Wat is Massa, impuls, kracht?

Definitie 12.1 Universitaire natuurkunde — jaar 1 · Hoofdstuk 12 — De bewegingswetten van Newton

Een puntmassa heeft een traagheidsmassa m>0m > 0 (kilogram), een maat voor haar weerstand tegen snelheidsveranderingen, onafhankelijk van het stelsel. Haar impuls in een stelsel is

p→=m v→(kg m/s).\vect p = m\,\vect v \qquad (\mathrm{kg}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}).

Een kracht F→\vect F (newton) is de werking van een ander lichaam op de massa; krachten tellen op als vectoren, en de resultante is hun som ∑F→\sum\vect F.

Voorbeelden

Voorbeeld 12.11 (Blok op een helling)

Een blok met massa mm op een vlak met hellingshoek α\alpha, coëfficiënten μs\mu_s en μd\mu_d. Assen: xx langs de helling omlaag, yy langs de normaal. Gewicht (mgsin⁡α,−mgcos⁡α)(mg\sin\alpha, -mg\cos\alpha), normaalkracht (0,N)(0, N), wrijving (−T,0)(-T, 0) als het naar beneden glijdt. Langs yy: N=mgcos⁡αN = mg\cos\alpha. In rust langs xx: T=mgsin⁡α≤μsN=μsmgcos⁡αT = mg\sin\alpha \leq \mu_sN = \mu_smg\cos\alpha, dus tan⁡α≤μs\tan\alpha \leq \mu_s: het blok blijft liggen tot de hoek arctan⁡μs\arctan\mu_s — een meting van μs\mu_s waarvoor geen weegschaal nodig is. Glijdend: ma=mgsin⁡α−μdmgcos⁡αma = mg\sin\alpha - \mu_dmg\cos\alpha, dus a=g(sin⁡α−μdcos⁡α)a = g(\sin\alpha - \mu_d\cos\alpha), onafhankelijk van mm: 3.2 m/s23.2\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2} voor α=30∘\alpha = 30^\circ, μd=0.2\mu_d = 0.2.

Voorbeeld 12.12 (De wiskundige slinger)

Massa mm aan een koord met lengte ℓ\ell, hoek θ\theta met de neerwaartse verticaal. Poolcoördinaten in het ophangpunt: a→=−ℓθ˙2 e→r+ℓθ¨ e→θ\vect a = -\ell\dot\theta^2\,\vect e_r + \ell\ddot\theta\,\vect e_\theta; krachten: het gewicht mg(cos⁡θ e→r−sin⁡θ e→θ)mg(\cos\theta\,\vect e_r - \sin\theta\,\vect e_\theta) en de spankracht −Te→r-T\vect e_r. Langs e→θ\vect e_\theta: mℓθ¨=−mgsin⁡θm\ell\ddot\theta = -mg\sin\theta,

θ¨+gℓsin⁡θ=0,\ddot\theta + \frac{g}{\ell}\sin\theta = 0 ,

wat voor kleine hoeken (sin⁡θ≈θ\sin\theta \approx \theta) de harmonische vergelijking is met ω0=g/ℓ\omega_0 = \sqrt{g/\ell}: periode T0=2πℓ/gT_0 = 2\pi\sqrt{\ell/g}, de k=2πk = 2\pi die Voorbeeld 1.8 niet kon leveren. Langs e→r\vect e_r: T=mgcos⁡θ+mℓθ˙2T = mg\cos\theta + m\ell\dot\theta^2 — het koord trekt het hardst onderin, waar de snelheid het grootst is.

Lees in het hoofdstuk →