Een kracht kan drie dingen doen met een voorwerp:
- de snelheid veranderen
- de (bewegings)richting veranderen
- de vorm veranderen.
In veel boeken wordt er op de bovenstaande manier uitleg over gegeven. Juist om het eens van een andere kant te bekijken, stellen we het ons nu zo voor (uitleg afkomstig van Jan vd Velde) .
We delen de krachten in in drie groepen:
- actieve krachten,
- tegenkrachten (noemen we ook wel reactiekrachten of passieve krachten)
- en rekenkrachten.
De zwaartekracht Fz is een voorbeeld van een actieve kracht: die werkt eigenlijk altijd als een voorwerp in de buurt van een ander voorwerp is. Om daar iets van te merken moet één van de voorwerpen dan wel (heel) groot zijn zoals de aarde of de maan bijvoorbeeld. Wanneer is die kracht er? Eigenlijk altijd als het om voorwerpen hier op aarde gaat.
Een voorbeeld van een tegenkracht is die normaalkracht Fn. Goed dat die er zijn. Stel je voor, ik zei net dat op voorwerpen op aarde altijd die zwaartekracht werkt. Ik zei ook dat een kracht een voorwerp van snelheid zou kunnen veranderen. Neem nou de monitor waar je nu naar kijkt: daarop werkt een zwaartekracht, dat weet je nu. Die kracht werkt richting het middelpunt van de aarde. Maar zie jij je monitor van snelheid of richting veranderen (in de richting van dat middelpunt van de aarde, dus naar beneden) ? Niet dus. Er móet dus een kracht zijn die die zwaartekracht tegenwerkt, net zo groot als die zwaartekracht, en precies de andere kant op. Dat is eigenlijk de kracht waarmee de moleculen van je werktafel langs onder tegen je monitor omhoogduwen, omdat ze niet zo makkelijk aan de kant gaan. Die kracht noemen we de normaalkracht Fn. Met het woordje 'normaal' wordt het 'loodrecht' bedoeld. De normaalhracht staat altijd loodrecht op het vlak dat deze kracht uitoefent.
Hé, er zijn dus twee krachten op je monitor .... maar geen verandering van snelheid, richting of vorm. Het is dus eigenlijk net of er géén kracht is (terwijl we zeker weten dat er wél een zwaartekracht is, en daarom zelfs ook een normaalkracht). Dat soort dingen leggen we nu uit met behulp van rekenkrachten. De resultantekracht Fres is zo'n rekenkracht. Dat is eigenlijk niks anders dan het resultaat van het rekensommetje Fz + Fn = Fres. Omdat Fn precies tegen Fz inwerkt noemen we die kracht negatief. Stel jouw monitor weegt 100 N, dan is de zwaartekracht dus 100 N, de normaalkracht -100 N , en de resultantekracht Fres = 100 N - 100 N = 0 N . Een resultantekracht (ook wel nettokracht genoemd) van 0 N, dus geen verandering van snelheid, richting of vorm. Probleem opgelost!
In deze microcursus: http://www.wetenschapsforum.nl/index.php?showtopic=41633
kun je alles vinden over dat optellen en aftrekken van krachten.
Een ander voorbeeld van een kracht is de spierkracht, Fs. Dat is in het dagelijks leven best wel een belangrijke ACTIEVE kracht. Duw je uit alle macht (grote spierkracht) tegen een muur, dan gaat die muur vast niet aan de kant. Ook weer dankzij de (even grote maar tegengesteld gerichte) tegenkracht Fn van die muur. Ook weer een resultantekracht van 0 N.
In dit overzicht mag de wrijvingskracht (Fw) niet ontbreken. Ook weer zo'n tegenkracht. We zetten een grote zware doos op een gladde keukenvloer: jij duwt er met ál je spierkracht tegen, die doos zal best wel hard van snelheid veranderen. Zet nou die doos op een (ruw) stuk asfalt buiten: wéér duwen met ál je spierkracht. Nu verandert die doos lang niet zo hard van snelheid.
Jouw spierkracht Fs is bijvoorbeeld 300 N. Op die gladde vloer is de wrijvingskracht maar klein, laten we zeggen 50 N. Weer de rekenkracht erbij halen: Fres = Fs + Fw . Die wrijvingskracht werkt weer precies tegengesteld aan de spierkracht, en noemen we dus negatief. Fres = 300 - 50 = 250 N. Dat is een redelijke nettokracht en de snelheidsverandering van de doos zal groot zijn. Op het asfalt is Fw veel groter, laten we zeggen 275 N. Fres = 300 - 275 = 25 N. Dat is een veel kleinere nettokracht, 10 x zo klein, De snelheidsverandering van de doos zal dan ook maar 10 x zo klein zijn. Omdat we nu zien dat de snelheidsverandering van de doos kleiner is dan we verwachten op basis van jouw spierkracht, kunnen we concluderen dat de wrijvingskracht redelijk groot is.
Tenslotte die veerkracht Fv. Eigenlijk is dat ook een tegenkracht, maar een beetje een bijzondere: hij kán actief worden. Die normaalkracht en die wrijvingskracht hielden eigenlijk alleen maar dingen tegen. Als je minder hard tegen de muur duwt, duwt de muur ook minder hard terug (denk maar na, anders zou de resultantekracht niet 0 N zijn en zou de muur jou achteroverduwen). Duw een blokje tegen de muur, laat los, en het blokje valt gewoon naar beneden (dankzij de zwaartekracht). Maar als je dat blokje tegen een ingedrukte veer duwt en dán loslaat zal die veer dat blokje met grote kracht de kamer in schieten. Wrijvingskracht en normaalkracht doen dat niet. Over veerkrachten valt nog veel meer te vertellen maar voorlopig laten we het even bij deze uitleg.
-