De grootheid versnelling introduceren en verbinden met de resulterende kracht.

De tweede wet van Newton behandelt de relatie tussen de resulterende kracht op een systeem en haar versnelling . Hiervoor introduceer je de grootheid versnelling kwalitatief via eenvoudige vectoriële voorstellingen. Daarna bespreek je via eenvoudige situaties het verband tussen de versnelling en de resulterende kracht.

De grootheid versnelling

sla link op in klembord

Kopieer

Wenk: Je kan voor eenvoudige situaties (tangentieel en normaal) aan de hand van vectoriële voorstellingen en animaties het verband bespreken tussen de versnellingsvector en de verandering van de snelheid van een lichaam. Een constante tangentiële versnelling geeft een EVRB, een constante normale (middelpuntzoekende) versnelling geeft een ECB. Hoe groter de versnelling, hoe hoger het tempo waarmee de snelheid verandert van grootte of van richting. Je kan via een eenvoudig getallenvoorbeeld de eenheid voor versnelling bespreken.

Wenk: Een versnelling heeft een effect op het menselijk lichaam en is dus fysiek voelbaar. Snelheid is dat niet. Pretparken spelen daarop in. Te grote versnellingen zijn schadelijk en moeten worden vermeden. Je kan enkele vertragende maatregelen bespreken: kreukelzones, valhelm …

Voor de oriëntatie (richting en zin) van de versnelling:

  • Een voorwaarts gerichte tangentiële versnelling (= zelfde zin als de snelheid) geeft een versnelling aan, dus een toename van de grootte van de snelheid.

  • Een achterwaarts gerichte tangentiële versnelling (= zin tegengestelde aan de snelheid) geeft een vertraging aan, dus een afname van de grootte van de snelheid.

  • Een normaalversnelling (= loodrecht op de snelheid) geeft aan dat de snelheid van richting verandert. Een normaalversnelling wijst steeds naar het middelpunt van de bocht.

  • Je kan dit linken aan de fysieke gewaarwording van de versnelling.

Voor de grootte van de versnelling:

  • Des te hoger het tempo waarmee de grootte van de snelheid toeneemt of afneemt, des te groter de tangentiële versnelling.

  • Des te hoger het tempo waarmee de richting van de snelheid verandert, des te groter de normaalversnelling. De normaalversnelling zal groter zijn indien
    • de bocht met een grotere snelheid wordt doorlopen.

    • de (kromte)straal van de bocht kleiner is.

  • Bij een versnelling van 1 m/s2 verandert de snelheid elke seconde met 1 m/s.
  • Je kan dit linken aan de fysieke gewaarwording van de versnelling.

Je kan de link maken met enkele bijzondere bewegingen die worden bestudeerd in de kinematica. Het is niet de bedoeling om deze bijzondere bewegingen te behandelen.

  • Wanneer er geen versnelling is, blijft de snelheid constant. Het systeem voert dan een ERB uit.
  • Bij een tangentiële versnelling met constante grootte verandert de grootte van de snelheid gelijkmatig. Het systeem voert dan een EVRB uit.
  • Bij een normaalversnelling met een constante grootte verandert de richting van de snelheid gelijkmatig. Het systeem voert dan een ECB uit.

Je kan vanuit een geobserveerde snelheidsverandering een inschatting maken van de bijbehorende tangentiële versnelling en normaalversnelling. Grafische kan je dan een inschatting maken van de globale oriëntatie van de versnelling. Omgekeerd kan je vanuit een gegeven versnelling de bijbehorende snelheidsverandering beschrijven.

Resulterende kracht en versnelling hebben steeds dezelfde oriëntatie

sla link op in klembord

Kopieer

Wenk: Je kan in eenvoudige situaties (tangentieel en normaal) aantonen dat een resulterende kracht en een versnelling steeds samen optreden en steeds dezelfde richting en zin hebben: versnellen of vertragen met een fiets, een satelliet in een baan rond de aarde …

Vanuit de tweede graad kennen leerlingen de oriëntatie van de resulterende kracht relateren aan de bewegingsverandering. Vanuit deze voorkennis kan je aantonen dat de resulterende kracht en de versnelling steeds samen optreden en steeds dezelfde richting en zin hebben.

Je kan dit bespreken voor eenvoudige situaties:

  • Een voorwaarts gerichte resulterende kracht.

  • Een achterwaarts gerichte resulterende kracht

  • Een normale gerichte resulterende kracht.

  • Je kan dit uitbreiden naar algemene situaties.

×
Kijkt als...
Niveau
Regio