Wat is een resulterende kracht en hoe kan je de grootte ervan bepalen?

Antwoord

Beste Sarah,

Een resulterende kracht is de kracht die de "som van de verschillende krachtvectoren" , die inwerken op een object/lichaam, is.

Een kracht wordt in de natuurkunde voorgesteld als een vector, omdat deze naast een grootte ook een richting en een zin heeft. Neem bv. de zwaartekracht, dan geeft de weegschaal je de grootte, de richting is verticaal, en de zin is naar beneden. Laat ons dat nu eens praktisch toepassen:

Je staat op een vlakke ondergrond. Dan werken er 2 krachten op je in

1) zwaartekracht (zodat je niet wegvliegt): trekt je verticaal naar beneden

2) normaal kracht (tegenwerkende kracht tussen de grond en je voeten die ervoor zorgt dat je niet in de grond zakt*): duwt je verticaal omhoog.

Omdat je niet wegvliegt of in de grond zakt weten we dat je in "rust" bent, en er dus geen "kracht op je inwerkt" (in deze context bedoeld men steeds met "kracht" de resulterende kracht). Ik weet dat dit een bizarre formulering is, maar zo krijg je die waarschijnlijk tijdens de lessen fysica :-). De resulterende kracht is nul, dus de normaalkracht en de zwaartekracht zijn hetzelfde.

F_res=F_zw+F_norm=0

Maken we het leven een stukje ingewikkelder en plaatsen we je op een helling waarop ijs ligt. Dan zijn er 3 krachten aan het werk:(zie figuur)

1) zwaartekracht recht naar beneden

2) Normaalkracht loodrecht opp de helling

3) wrijvingskracht in de richting van de helling.

Ik kies een helling met een hoek van 45°, zodat de cos(hoek)=sin(hoek)=wortel(2)/2 wat we "A" noemen.[dit is om mijn rekenwerk te vereenvoudigen]

Omdat de krachten niet in dezelfde richting staan zullen we ze ontbinden in hun componenten. Hiervoor kiezen we een assenkruis met de x-richting langs de helling, met + in de richting van bergafwaarts. De y-richting is dan loodrecht op de helling, met de + omhoog gericht.

Wanneer je naar beneden glijd kunnen we het volgende zeggen over de krachten:

de x-componenten: (aan de rechterzijde van het gelijkheidsteken staat Fx telkens voor de grootte van de vector)

F_wrijf,x=-F_wrijf

F_norm,x=0

F_zw,x=F_zw*A

de y-componenten:

F_wrijf,y= 0

F_norm,y=F_norm

F_zw,y=-F_zw*A

De resulterende kracht wordt dan:

F_res,x= F_wrijf,x +F_norm,x + F_zw,x = -F_wrijf + F_zw*A

F_res,y= F_wrijf,y +F_norm,y + F_zw,y = F_norm - F_zw*A = 0        (dit omdat we weten dat je niet door de grond zakt :-) )

en de grootte is dan de lengte van deze vector:

F_res=wortel( F_res,x*F_res,x  + F_res,y*F_res,y  )

Ik hoop dat dit je enige verduidelijking geeft.

Groeten,

Danny

(* De oorzaak van deze normaalkracht is de coulombkracht waarmee de atomen uit je voeten de atomen van de grond afstoten)