In dit artikel wordt uitgelegd wat concurrerende krachten zijn en wat een concurrerend krachtensysteem is. Ook vindt u voorbeelden van concurrerende krachten, de verschillen met andere soorten krachten en hoe u de resulterende kracht van een systeem van concurrerende krachten kunt berekenen.
Wat zijn concurrerende krachten?
Concurrerende krachten zijn twee of meer krachten waarvan de richtingen elkaar in een punt snijden. Zodat alle krachten waarvan de uitbreidingen elkaar op hetzelfde punt kruisen, een systeem van concurrerende krachten vormen.
Wanneer twee of meer krachten uit verschillende richtingen worden uitgeoefend op een starre vaste stof, zeggen we daarom dat we een systeem van concurrerende krachten hebben. En al deze krachten kunnen worden vervangen door een enkele resulterende kracht (we zullen hieronder zien hoe we dit moeten doen).
Bovendien, wanneer de concurrerende krachten zich in hetzelfde vlak bevinden, worden ze gelijktijdige en coplanaire krachten genoemd. Normaal gesproken beginnen we in de natuurkunde dit soort krachten te bestuderen, omdat we, omdat we ons in hetzelfde vlak bevinden, slechts twee componenten nodig hebben om de krachten te definiëren.
Voorbeelden van concurrerende krachten
Gezien de definitie van concurrerende krachten, staan hieronder twee voorbeelden van dit soort krachten om hun betekenis volledig te begrijpen.
voorbeeld 1
In het volgende voorbeeld zie je twee concurrerende krachten, omdat hun actielijnen elkaar op een punt kruisen.
Het is daarom niet nodig dat de krachten elkaar raken, maar het is voldoende dat hun extensies elkaar kruisen zodat ze gelijktijdig kunnen zijn.
Voorbeeld 2
Hier is nog een voorbeeld van drie concurrerende krachten. Het is een lichaam dat aan het plafond hangt en waarop drie verschillende krachten worden uitgeoefend om het te ondersteunen. Dit is dus een voorbeeld van concurrerende krachten die je in het dagelijks leven tegen kunt komen.
Elk touw oefent een kracht uit op het lichaam om het te ondersteunen en hun richtingen vallen allemaal op één punt samen, dus het is een systeem van concurrerende krachten.
Concurrerende en niet-concurrerende krachten
Het verschil tussen concurrerende en niet-concurrerende krachten is of hun richtingen al dan niet op hetzelfde punt samenvallen. Concurrerende krachten hebben richtingen die op een bepaald moment samenvallen, terwijl de richtingen van niet-concurrerende krachten niets met elkaar gemeen hebben.
In het plan zijn de niet-concurrerende krachten al deze parallelle krachten; dit is de enige keer dat de krachten niet concurreren.
Bovendien onderscheiden concurrerende krachten zich ook van niet-concurrerende krachten door het soort beweging dat ze kunnen genereren. Concurrerende krachten veroorzaken translatiebewegingen (het lichaam beweegt in één richting), maar niet-concurrerende krachten kunnen translatie- en rotatiebewegingen veroorzaken (het lichaam draait).
Systeem van concurrerende krachten
Alle krachten die in een concurrerend krachtensysteem werken, kunnen worden vervangen door een enkele kracht, de resulterende kracht . Op deze manier vereenvoudigen we het krachtenstelsel en kunnen we duidelijk zien waar het lichaam zal bewegen als alle krachten worden uitgeoefend.
Als we een systeem van twee concurrerende krachten hebben, moeten we de parallellogrammethode (of parallellogramregel) gebruiken om de resulterende kracht te berekenen. Deze methode bestaat uit:
- Eerst trekken we een lijn aan het einde van de ene kracht, evenwijdig aan de andere kracht.
- We herhalen de vorige stap met de andere kracht.
- De resulterende kracht is de diagonaal van het parallellogram die loopt van de gemeenschappelijke oorsprong van de krachten naar het snijpunt van de twee parallelle lijnen.
Als we een systeem hebben met drie of meer concurrerende krachten, wordt de polygoonmethode gebruikt om de resulterende kracht te vinden. De stappen van de polygoonmethode zijn:
- Plaats elke kracht na de andere, zodat de oorsprong van de ene kracht samenvalt met het einde van de andere kracht. De volgorde waarin we de krachten plaatsen, is niet relevant.
- De resulterende kracht is de kracht die wordt verkregen door het begin van de eerste kracht te verbinden met het einde van de laatste kracht.
In werkelijkheid is het vinden van de resulterende kracht van een systeem van concurrerende krachten hetzelfde als het optellen van alle krachten.
Opgeloste oefening op concurrerende krachten
Ten slotte stellen we een oefening voor om het begrip van concurrerende krachten te assimileren. U kunt de oplossing van de oefening zien door op het vervolgkeuzemenu hieronder te klikken.
- Zoek grafisch de kracht die voortvloeit uit het volgende systeem van concurrerende krachten:
Om de resulterende kracht van het systeem te bepalen, moet de polygoonmethode worden gebruikt, aangezien het een systeem is van vier concurrerende krachten. Door deze methode toe te passen verkrijgen we dus de kracht die alle krachten vervangt (weergegeven in rood):
