Niels, 5 mei 2011

 Hoe weet je nou of de normaalkracht naar boven of naar beneden moet?

Dag Niels,

Hoe dan ook, een normaalkracht is altijd een reactiekracht. Kortom, er is iets dat je voorwerp tegen een vlak aan drukt, en het vlak "duwt terug" met wat we een normaalkracht noemen.

Uit de richting van die actieve kracht kun je dus de richting van de normaalkracht bepalen. (dwz, tegen die actieve kracht in, of beter, tegengesteld aan de component van de actieve kracht die loodrecht op het vlak staat)

Boven in een looping is die "actieve" kracht dan weer niet zo helder aan te duiden. Hier is het een kwestie van een voorwerp met massa dat liefst rechtdoor wil (wat we met een knullig woord traagheid noemen, ik zou het liever volhardendheid of zo noemen) waar dan die loopingbaan in de weg zit. De bewegende massa duwt tegen de baan, de baan duwt terug.

beetje duidelijker zo?

Groet, Jan

Een normaalkracht is de ene helft van een tweetal krachten die tezamen een actie/reactie paar vormen. 

Het is een contactkracht. Als je op een vloer staat duw je daar met je gewicht op. De vloer duwt even hard terug: normaalkracht. Zou het minder terugduwen dan zak je erdoor (zou ook kunnen: kartonnen vloeren).

Bij de bijlage: (normaalkracht altijd groen getekend, gewicht rood)

Op een schuine helling staat de normaalkracht loodrecht op de helling als reactie op de kracht die wordt uitgeoefend door een voorwerp (of een persoon) op de helling. Het is even groot (en tegengesteld) aan de component van het gewicht dat loodrecht op de helling drukt.

In een looping word je in een cirkelbaan geforceerd. Zonder loop zou je rechtuit bewegen (Newton's 2e wet).

In een lift is de normaalkracht afkomstig van de vloer zodat je er niet doorheen zakt. (Bij een kartonnen vloer zou de normaalkracht niet geleverd kunnen worden door de molecuulkrachten tussen de kartonmoleculen en zak je er door).
Stilstaande lift of eenparig bewegende lift: normaalkracht is in grootte gelijk aan je gewicht, maar tegengesteld in richting.
Gaat de lift versneld omhoog, dan ga jij ook versneld omoog. De vloer "duwt" je omhoog. Dat kan alleen als de normaalkracht van de vloer gelijk is aan gewicht + kracht waarmee de lift omhoog gaat.

Bij een looping wordt het echt interessant. Getekend is de centripetale kracht (zwart) die altijd gelijk is en altijd naar het middelpunt is gericht als het blokje een vaste snelheid heeft waarmee het langs de cirkel beweegt (F_cp = mv²/r).
Onderin de loop moet de normaalkracht de F_cp leveren. En daarbovenop nog het tegengesteld gerichte gewicht compenseren. Dus  Groen - Rood = zwart (als krachtvectoren).

Aan de zijkant doet het gewicht nergens aan mee voor de cirkelbeweging: de normaalkracht levert de complete F_cp.

Bovenin helpt het gewicht volledig mee bij de centripetale kracht en hoeft de normaalkracht alleen maar de rest  te leveren waarin het gewicht tekort schiet:  N = F_cp - G

De normaalkracht staat ALTIJD loodrecht op het contactvlak en wijst ALTIJD tegengesteld aan de kracht waarmee op het vlak gedrukt wordt. Het is immers de reactiekracht op een actiekracht. En omdat een actiekracht alle kanten op kan wijzen (zoals in de looping) kan de normaalkracht overeenkomstig de andere kant op wijzen. Niet alleen naar boven of beneden dus!

Hallo,

ik had toevallig ook dezelfde vraag.

Na het lezen van de informatie snap ik het al een stuk beter, alleen een paar dingen zijn nog een beetje onduidelijk voor mij.

'Aan de zijkant doet het gewicht nergens aan mee voor de cirkelbeweging: de normaalkracht levert de complete Fcp.'

waarom doet het gewicht niet mee met de cirkelbeweging? de massa zit toch nog steeds in de formule van Fcp, en daarnaast welke kracht compenseert de zwaartekracht bij situatie 2? moet er namelijk niet een even grote kracht omhoog werken?

En bij het plaatje van de lift, wat stelt 'a' precies voor?

Massa en gewicht zijn niet hetzelfde!  Massa doet mee - in de mv²/r formule. Maar gewicht niet. Gewicht is een zwaartekracht met grootte  m.g  en wijst naar beneden.

De centripetale kracht wijst daar loodrecht op - naar het midden van de cirkel. Het gewicht heeft geen component in de richting van de centripetale kracht op die plek en draagt "dus" niets bij.  Bovenin juist weer wel en onderop werkt het de verkeerde kant op zodat de normaalkracht groter moet zijn dan het gewicht.

Het gewicht wordt niet gecompenseerd aan de zijkant (het "drukt" niet tegen de wand". Dat doet het wel onderop. Maar ook weer niet bovenin: daar is gewicht parallel aan de centripetale kracht en levert dus ook zijn aandeel hierin.

(Er is een situatie mogelijk waarbij het ronddraaien zo langzaam gaat dat bovenin er net helemaal geen normaalkracht is en het gewicht aldaar precies de centripetale kracht levert G = F_cp ofwel m.g = m.v²/r  )  Je bent dan even "los" van de loop. Maar door de lineaire baansnelheid vervolg je toch je weg langs de loop)

De "a" in het liftplaatje stelt de versnelling a voor die de lift versneld naar boven doet gaan. Daardoor druk je met je voeten op de weegschaal met een gewicht G=m.g plus de reactiekracht op de opgaande beweging van de lift F = m.a  

Bij het plaatje staat wel "-a" waar "+a" bedoeld wordt als positief alles is wat naar boven gaat. De -G is wel correct: de normaalkracht werkt naar boven (+) om het gewicht (naar beneden gericht, - ) tegen te werken.

Om misverstand te voorkomen: bij de lift zijn de vectoriele krachten:

N - naar boven (+)

F_lift = m.a_lift - naar boven (+)

G - naar beneden gericht ( - ).

Vectorieel is de optelsom:

N_vector = - G_vector + F_vector  (ik kan geen vectorpijltjes boven de letters tekenen in de vraagbaak. De N richting is tegengesteld aan de G richting: vandaar -G)

In grootte (lengte van de pijl)

|N| = |-G + F| = |-G| + |F| = G + F

Is het aantal Newton van de normaalkracht gelijk aan het aantal newton van de Fz of van de Fz loodrecht? Of is dit nog weer anders? Ik snap dit namelijk niet helemaal en heb morgen een herkansing van dit onderwerp omdat ik op de vorige toets een 3.5 heb gehaald.

Normaalkracht is een wat lastige naam die velen met "loodrecht" associeren maar vervolgens vragen "loodrecht waarop?"

De normaalkracht is de kracht die een oppervlak op een voorwerp uitoefent en daarmee voorkomt het het door het oppervlak zakt. Doet het dat wel, dan is de normaalkracht te klein (en die wordt geleverd door de atomen waaruit een oppervlak bestaat en die elkaar "vasthouden" tot een bepaald maximum waarna het niet meer lukt en het oppervlak openscheurt).

Dus op een vlak horizontaal oppervlak: normaalkracht loodrecht omhoog. In grootte gelijk aan het gewicht naar beneden als het voorwerp niet beweegt (door de vloer zakt).

Op een vlak schuin vlak onder een hoek α: normaalkracht staat loodrecht op het schuine vlak. In grootte nu gelijk aan de component van het gewicht dat loodrecht op de helling staat (= gewicht x cos α). Een vertikaal vlak (α = 90º) heeft geen normaalkracht a.g.v. het gewicht: het voorwerp valt gewoon naar beneden langs het vlak.

Als je zelf (of een machine) een kracht uitoefent op een vlak (een vertikale muur, een plafond, een vloer enz) dan is de normaalkracht loodrecht op dat vlak en tegengesteld aan de kracht op het vlak.

Dag Priscilla,

normaalkracht is de reactiekracht van een oppervlak, en die staat (de naam "normaal", zegt het al) altijd loodrecht op het oppervlak. 

Wordt die reactiekracht veroorzaakt door een kracht die loodrecht op dit oppervlak staat, bijv de zwaartekracht van een emmer op een vloer), dan zal die normaalkracht gelijk zijn aan die zwaartekracht. De nettokracht op de emmer is zo 0 N, de snelheid van de emmer verandert dus niet, en dus blijft de emmer braaf op de vloer staan in plaats van er doorheen te zakken.

Maar zetten we nu de emmer op een schuin oppervlak dan is de normaalkracht niet meer gelijk aan de zwaartekracht, maar aan de component van die zwaartekracht loodrecht op het oppervlak. 

duidelijker zo?

groet, Jan