In dit artikel wordt uitgelegd wat de krachtformule is en hoe je een kracht met de formule berekent. Daarnaast vind je stap voor stap opgeloste oefeningen van de krachtformule.
Wat is de formule voor kracht?
De krachtformule is F=m·a, dus de krachtformule is de massa van het lichaam maal de versnelling van het lichaam. Met andere woorden: om de kracht te berekenen die op een lichaam of object wordt uitgeoefend, moet de massa van het lichaam worden vermenigvuldigd met zijn versnelling.
In het Internationale Systeem van Eenheden worden krachten gemeten in Newton. En één Newton is gelijk aan één kilo vermenigvuldigd met één meter gedeeld door één secondekwadraat:
Om de waarde van een kracht met de formule te berekenen, moet daarom de massa van het object worden vermenigvuldigd in kilogram en moet de versnelling in meters worden gedeeld door het tweede kwadraat. Dat wil zeggen dat massa en versnelling moeten worden uitgedrukt in internationale systeemeenheden.
De krachtformule volgt uit de tweede wet van Newton, ook wel het fundamentele principe van de dynamiek genoemd.
Voorbeeld van forceerformule
Nu we de wiskundige formulering van een kracht kennen, gaan we een voorbeeld oplossen om volledig te begrijpen hoe een kracht met de formule wordt berekend.
- Een rolstoel van 4 kg staat op een vlakke, gladde ondergrond. Plotseling wordt de stoel geduwd en krijgt een lineaire versnelling van 6 m/s 2 . Verwaarloos de wrijving en bereken de kracht die op het vlees wordt uitgeoefend.
De probleemstelling levert ons al de gegevens op die zijn uitgedrukt in het Internationale Stelsel van Eenheden, zodat we de formule direct kunnen toepassen om de intensiteit van de kracht te vinden:
Nu vervangen we de waarden van de massa van het vlees en de versnelling ervan in de formule en berekenen we de kracht:
Opgeloste oefeningen van de krachtformule
Oefening 1
Op een vlakke ondergrond hebben we een voorwerp dat in balans 11 kg weegt. Op een gegeven moment wordt er een kracht op uitgeoefend zodat het een versnelling heeft van 3 m/s 2 . Bereken de waarde van de uitgeoefende kracht (wrijving negerend).
Om de waarde van de kracht die op het lichaam wordt uitgeoefend te verkrijgen, moeten we de algemene krachtformule gebruiken:
Dus vervangen we de trainingsgegevens in de formule en berekenen de waarde ervan:
Oefening 2
Als er een kracht van 250 N wordt uitgeoefend op een lichaam van 15 kg, welke versnelling zal het lichaam dan hebben?
Om dit probleem op te lossen, moeten we ook de krachtformule gebruiken.
In dit geval kennen we de waarde van de uitgeoefende kracht en de massa van het lichaam. Daarom moeten we de versnelling isoleren uit de formule om de waarde ervan te vinden:
We vervangen nu de waarden kracht en massa in de uitdrukking en bepalen de door het lichaam verkregen versnelling.
Oefening 3
Een auto rijdt met een snelheid van 40 km/uur en de bestuurder van de auto ziet dat er voor hem een ongeval plaatsvindt. Ervan uitgaande dat de auto binnen 6 seconden zou crashen en het gewicht van de auto en de bestuurder 850 kg bedraagt, hoeveel kracht moeten de remmen dan uitoefenen om de auto op tijd tot stilstand te brengen?
Eerst converteren we de snelheid van de auto naar internationale systeemeenheden door een conversiefactor te maken:
We moeten nu de versnelling berekenen die de auto moet hebben om op tijd tot stilstand te komen. Om dit te doen gebruiken we de versnellingsformule:
![a=\cfrac{v_f-v_i}{t_f-t_i}=\cfrac{0-11.11}{6-0}=-1.85 \ \cfrac{m}{s^2}[/ latex] Et une fois que l'on connaît la masse du système et l'accélération que doit prendre la voiture, on peut obtenir la force que doivent exercer les freins avec la formule de force : [latex]F=m\cdot a=850\cdot (-1,85)=-1572,5 \ N](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1694107fa6e366f66dc20fb7a15ef705_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
De resulterende kracht heeft een negatief teken omdat deze in de tegenovergestelde richting van de beweging van de auto moet worden uitgeoefend om deze te stoppen.
Formules voor andere krachten
In de natuurkunde zijn er veel soorten krachten en sommige worden berekend met andere formules. Hieronder staan de formules voor de belangrijkste krachten.
- De formule voor gewichtskracht , dat wil zeggen de kracht die de aarde op een lichaam uitoefent, is het product van de zwaartekracht (g = 9,81 m/s 2 ) en de massa van dat lichaam.
- De formule voor de zwaartekracht die tussen twee lichamen wordt geproduceerd, is het product van de zwaartekrachtconstante (G=6,672·10 -11 N·m 2 /kg 2 ) door de massa’s van de twee lichamen gedeeld door het kwadraat van de afstand tussen de twee lichamen. lichaam. bodysuits.
- In de wrijvingskrachtformule wordt de wrijvingscoëfficiënt vermenigvuldigd met de normaalkracht.
- De formule voor elastische kracht (of de wet van Hooke) is equivalent aan de karakteristieke constante van de veer, vermenigvuldigd met de variatie in lengte die de veer ervaart.
- De formule voor middelpuntzoekende kracht , dat wil zeggen de kracht die een lichaam door een bocht duwt, is de massa van het lichaam maal de snelheid in het kwadraat van de kromtestraal.
- De formule voor de elektrische kracht waarmee twee ladingen elkaar aantrekken of afstoten is gelijk aan de constante van de wet van Coulomb (9·10 9 N·m 2 /C 2 ) vermenigvuldigd met de waarden van de elektrische ladingen gedeeld door de afstand tussen de kwadraat.
