Dag Jan,

Wat in deze opgave er niet bij vermeld wordt is of er nog tegenkrachten zijn, zoals wrijving, luchtweerstand, of zwaartekracht als je bijvoorbeeld omhoog trekt. Want die zou je dan van die 10 N trekkracht moeten aftrekken om de nettokracht te vinden.

Algemene afspraak, voor krachten die op een zelfde werklijn werken: 

Nettokracht = aandrijvende kracht(en) - tegenwerkende kracht(en).

Als er echt alleen maar sprake is van die trekkracht, en dat maakt dit een heel theoretisch sommetje want in de echte wereld heb je bijna altijd tegenkrachten , dan is die trekkracht gelijk aan de nettokracht:

Nettokracht = 10 N - 0 N. = 10 N.

Maar zou je bijvoorbeeld omhoog trekken (tegen de zwaartektracht in) dan trekt die zwaartekracht tegen jou in met Fz = m·g = 1 x 9,81 = 9,81 N

en dan geldt: Nettokracht = 10 - 9,81 = 0,19 N.

Voor de toekomst, pas op, bovenstaand is versimpeld. Bij krachten is de richting heel belangrijk, en als het een beetje schuin staat kun je niet meer zomaar gaan optellen en aftrekken. 

Opgelost zover?

Groet, Jan van de Velde

klopt het dat de formul voor nettokracht is spierkracht min weerstands kracht

Nettokracht is het resultaat als alle afzonderlijke krachten bij elkaar zijn geteld. En die kunnen elkaar dus tegenwerken.  Als alleen spierkracht en weerstand (wrijving)skracht meespelen dan moet je die optellen.
En dat betekent dat als ze in tegengestelde richting werken, dat je ze (vectorieel) aftrekt.

in de onderbouw mag je dat zo stellen. De spierkracht die iets vooruitduwt, en de weerstandskracht die dat probeert tegen te houden, en die je dus van die spierkracht aftrekt. 

Voor bovenbouwberekeningen: zie Theo's antwoord hierboven.

groet, Jan

Stel dat iemand die fietst met erachter een kar die aan de fiets vastzit, en hij 30s lang optrekt met een versnelling van 0,18 m/s². De totale massa is 135kg. De rolweerstand van de fiets is 15N en de rolweerstand van de kar is 25N. Wat is nu de netto kracht?

Dag Peter

Er staan drie overbodige gegevens in je sommetje.

Groet, Jan

Hallo allemaal,
wat gebeurt er precies als ik omhoog fiets? Ik lever dan meer kracht terwijl ik heel weinig m/s ga.
hoe kan ik nu berekenen hoeveel kracht ik zet?
Olle

Als je omhoog fietst laat je je zwaarte energie toenemen. Dat doe je door te trappen.
Je levert meer kracht omdat je je energie moet verhogen. Op een vlakke weg hoef je (eenmaal op tempo) alleen de luchtweerstand te compenseren - dat kost minder moeite.

In beide gevallen lever je W = F.s + Q aan arbeid. De Q (best groot aandeel) gaat "verloren" aan spieropwarming, lichaamswarmte, en andere noodzakelijke maar niks bijdragende zaken.
De F is de kracht waarmee je trapt, de s de afgelegde weg. Bij gelijke energie-levering zal F klein zijn en s groot op een vlakke weg. Heuvel op zal F groot zijn en s klein (afhankelijk van hoe steil de weg omhoog gaat): zwaar trappen dus. Of meer (maar lichter)  trappen bij lage versnelling.
De F heeft ook het beetje luchtweerstandcompensatie die je op vlakke weg ook hebt.

Hoeveel kracht je levert: de zwaarte energie erbij is mgΔh (h=hoogte).
De arbeid daarvoor is W=Fs (plus die lichaamsenergie Q) dus de kracht wordt minimaal W/s en die s hangt af van hoe steil je omhoog gaat.

Je snelheid hangt af van in hoeveel tijd je afstand s aflegt. Hij is constant als je door het trappen de zwaartekracht en de luchtwrijving precies compenseert. Een lage snelheid steil omhoog (kleine s, grote tijd t) kan hetzelfde resultaat geven als hoge snelheid over een lange beetje steigende weg (grote s, ook grote t maar s/t groter dan bij steil omhoog)

Beste Theo,

dankjewel voor je antwoord,
Hoe reken ik dan met s? Is dat de weerstand die de weg levert door de wrijving? Dit is een heel kleine kracht dan toch?
Olle

s is de afgelegde weg. Schuin omhoog onder hoek a zou dat s = h/sin a  zijn.

De weerstand is alle weerstand: rolweerstand, luchtweerstand, wrijving in fietsketting, wielnaven enz. Niet uit een tabelletje te halen want per fiets en fietser anders.

De snelheid hangt af van je beginsnelheid: die kun je handhaven door alle weerstandskrachten en zwaartekracht te compenseren. Trap je harder, dan is er een netto kracht vooruit en ga je harder (versnel je). Trap je minder dan is er een netto kracht achteruit en rem je af (tot stilstand en daarna terugrollen).

wat is dan de eenheid van s? Procenten?

Afgelegde weg  is een afstand. Dus meters. s=h/sin a heeft die dimensie ook: h een hoogte in meters (=afstand),  sin a een getal (dimensie "1") - samen dimensie afstand in eenheid meters.
Helling wordt vaak in procenten aangegeven. Feitelijk wordt dan de tangens waarde bedoeld.
Bijv 100 % = 1 = tan a  als hoek a 45 graden is.

Kan ik anders niet doen,
als ik eerst 20km/u ging en nu op de heuvel 5km/u. Dan is het tijdsverschil -15mk/u dus -15:3,6=4,17m/s en dan
4,17:seconden tijdverschil x de massa van mij en mijn fiets

Met hoeveel Newton denkt u dat ik trap op mij fiets?

Huh?
20 km/h - 5 km/h = 15 km/h = 4,17 m/s  minder snelheid
En dat gedurende de hele afstand s de helling op. 
Dat heeft met jouw (+ fiets) massa niets te maken. Die hebben te maken met de kracht (F = ma) die je leveren moet. Eerst hoefde je een kleine vertraging (wind + overige weerstanden) te compenseren, heuvel op moet je nu ook de zwaartekracht (waarvan vertikaal a=g=9,81 N/kg - het deel van a langs de weg is van belang) compenseren

Dus wat zou dan de nettokracht zijn als ik van 20km/h naar 5km/h ga op een heuvel?

versnelling a = Δv/Δt   En hoe lang duurt het om, vanaf begin heuvel terug te zakken?  Zolang is die nettokracht  F = massa x versnelling.
Daarna is de netto kracht weer  nul (de tegenkrachten hef je op met trappen) want je gaat met vaste snelheid verder.

Wat je voelt bij fietsen is niet de netto kracht maar juist de compenserende kracht die je moet leveren om de zwaartekracht en luchtwrijving te weerstaan.

Bij een fiets zonder versnellingen merk je de verandering meteen: de kracht moet groter worden (gereden afstand per seconde (snelheid) neemt af) en je moet boven op de pedalen gaan staan. Meer spierkracht leveren betekent biologisch meer inspanning (dus meer energie leveren om suiker uit je bloed in spierenergie om te zetten) en maakt je eerder moe. Je moet meer arbeid leveren, je snelheid zal afnemen tenzij je heel veel meer arbeid levert. Als je dat fysiek niet kunt dan "wint" de tegenkracht uiteindelijk en haal je de top niet.

Als je wel versnellingen hebt, dan kun je de geleverde energie hetzelfde houden ten koste van minder afstand om via "versnellingen" (verkeerd woord: het gaat om overbrenging van kracht door aantal omwentelingen van het trapper-tandradblad tov het achterwieltandrad) de kracht te laten toenemen op het achterwiel.

Uitgaande van de aanname dat je een constante energie (arbeid) levert ongeacht of je horizontaal of schuin fietst, dan is die arbeid

W = kracht x afstand (= Fs)

Dit kun je schrijven als (vermenigvuldigen met 1 = y/y mag altijd)

W =  (y F)(s/y)

Hierbij kun je y zien als je (inverse) fietsversnelling.

Horizontaal:  trapkracht hoeft alleen de luchtweerstand te compenseren: bij vaste arbeid van je benen W kan de kracht F klein zijn (kleine y, vervelenderwijze "hoge versnelling" genoemd: kleine kracht nodig, grote afstand afgelegd).

Schuin: trapkracht moet luchtweerstand EN zwaartekracht compenseren: bij dezelfde arbeid W moet F groter zijn (y groter, lagere versnelling, lagere overbrenging, afstand s kleiner).

Natuurkundig is er geen netto kracht als de snelheid constant is (welke richting op dan ook). Wat jij als kracht ervaart is slechts 1 kracht: die jij moet leveren om de tegenwerkende krachten te compenseren.

Een aardig artikel is misschien (google op "physics uphill cycling") http://www.sportsci.org/jour/9804/dps.html

https://analyticcycling.com/
https://analyticcycling.com/ForcesSource_Page.html

en meer algemeen (sommige links werken niet meer - probeer dan de "hoofdsite" https://xxx.yyy of de gezochte pagina zich daar nog wel laat vinden)

https://timothyharonphysicsproject.weebly.com/

Bijgesloten een Excel sheet waarop je beginsnelheid, wind e.d. kunt invullen (groene vakken) en de rest uitgerekend wordt. Bij de helling worden minimale (>) en maximale (<) waarden gegeven omdat hier een iteratie wordt genegeerd: heuvel op is je snelheid lager. Daardoor ook de luchtweerstand. Dus minder tegenkracht: dan ga je iets harder. Maar daardoor neemt je snelheid toe en daarmee de luchtweerstand die afremt. De snelheid daalt. "Ergens" is een waarde waarin snelheid en kracht precies de tegenkracht compenseren. In de berekeningen bij de helling worden eerst de luchtweerstand genegeerd bij berekening van de snelheid. Hij wordt daarna wel uitgerekend en zorgt voor een feitelijk lagere snelheid en daardoor iets lagere luchtweerstand.

Voor 70 kg (fiets+fietser), een helling van 5 graden (8,7%) met 25 km/h snelheid horizontaal geeft dit onderstaand plaatje