Spankracht, normaalkracht en gewicht: 3e wet van Newton

Ata stelde deze vraag op 23 maart 2024 om 13:47.

Hallo,

Ik probeer mijn dochter te helpen met haar natuurkunde VWO4. In haar bundel wordt een voorbeeld gegeven van de derde wet van Newton waar we niet uit komen. Ik denk eigenlijk dat de uitleg in de bundel niet klopt. Of anders snappen we nog steeds niet wat normaalkracht nou precies is.

In de tekst wordt een hangende lamp beschreven en tussen haakjes wordt uitgelegd welke kracht er werkt. Dit is wat er staat:

"de derde wet van Newton

Fa op b = - Fb op a

Voorbeeld
Een lamp hangt aan een kabel aan het plafond. De lamp trekt aan de kabel (gewicht), de kabel trekt aan de lamp (spankracht), de kabel trekt vervolgens aan het haakje in het plafond (spankracht) en het haakje trekt aan de kabel (normaalkracht)."

Normaalkracht is toch als iets ergens anders tegen aan duwt? Zeg maar het terugduwen? Bij de lamp uit de tekst wordt niks geduwd, er wordt alleen getrokken... lijkt ons.

Groet en bij voorbaat dank voor het meedenken,
Ata

Reacties

Theo de Klerk op 23 maart 2024 om 14:39

Krachten komen altijd in paren volgens de 3e wet van Newton. De ene noemen we vaak "actie" en de andere "reactie". Beetje foute naam want de een is niet het gevolg van de ander. Ze zijn er allebei of geen van beide. Wel is er een groot misverstand over waar die krachten op werken. Bij elk krachtenpaar geldt dat de ene kracht (veroorzaakt door B) op voorwerp A werkt en de andere (veroorzaakt door A) op voorwerp B.
Normaalkracht is een vervelend woord. Het kan in verschillende situaties verschillende krachten aanduiden. "Normaal" betekent in elk geval "loodrecht op" (een oppervlak). Tegelijk is het een van de twee krachten in een krachtenpaar. Maar of je de eerste of de tweede kracht "normaalkracht" noemt of een andere naam geeft, hangt een beetje van de natuurkundige af die erover praat. In tegenstelling tot "gravitatiekracht" of "elektrische kracht" kan "normaalkracht" van alles zijn (bij gebrek aan betere benaming).

In het geval van een hangende lamp onderscheiden we diverse krachtenparen.
  • zwaartekracht van de aarde op de lamp. Tegenhanger: de zwaartekracht van de lamp op de aarde (intuitief misschien gek, maar die is even groot als die van de aarde op de lamp: alleen is de versnelling alamp = Fzw/mlamp veel groter dan aaarde = Fzw/maarde en zie we de lamp vallen en de aarde nauwelijks richting lamp bewegen)
  • gewicht van de lamp op de draad. Tegenhanger: spankracht van de draad op de lamp (die kracht wordt spankracht genoemd, maar normaalkracht zou ook kunnen al wordt die naam in dit geval nooit gebruikt). Het gewicht is de kracht waarmee de lamp aan de draad trekt. Die is qua grootte gelijk aan de zwaartekracht, maar is niet hetzelfde (in een versneld stijgende lift is het gewicht groter dan de zwaartekracht op een voorwerp)
  • (span)kracht waarmee de draad aan het plafond trekt: kracht draad op het plafond. Tegenhanger: plafond trekt aan de draad: kracht plafond op de draad.  Deze kracht wordt wel meestal als normaalkracht aangeduid.

Wat doet de lamp uiteindelijk? Dat hangt af van alle krachten die op de lamp worden uitgeoefend. Dat zijn er twee:
  • de zwaartekracht op de lamp (niet het gewicht, dat is een kracht die door de lamp wordt uitgeoefend)
  • de spankracht van de draad op de lamp

Beide krachten zijn even groot maar tegengesteld: netto kracht 0 N. De lamp blijft hangen.

De tekening geeft nog meer krachtenparen aan (en er zijn er nog veel meer). Want als de draad aan het plafond trekt, komt het plafond naar beneden. Behalve als er andere krachten op het plafond werken die die krachten neutraliseren. Die krachten worden door de muur geleverd waarop het plafond rust (elke muur de helft van de kracht van draad op plafond). 

In "normale" mechanische beschouwingen wordt meestal alleen gekeken naar krachten die op 1 voorwerp werken (zoals duwen van een auto) en worden de altijd aanwezige "reactie"krachten die niet op dat voorwerp werken (waarvan er één DOOR dat voorwerp wordt geleverd) buiten beschouwing gelaten. Die zijn immers niet van belang voor de beweging van het voorwerp door de krachten die er op werken.
Zo'n figuur met alleen de krachten op een enkel voorwerp wordt een free body diagram genoemd. Ik heb dat voor de lamp links ervan getekend.

Ata op 23 maart 2024 om 15:24
Veel dank voor de uitvoerige uitleg en het mooie plaatje. Wij gaan een nachtje slapen op die normaal kracht :-).

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft achtentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)