spankracht
Stefan stelde deze vraag op 20 januari 2013 om 13:18.Beste,
Ik heb een opgave waarbij ik de spankracht moet berekenen. Maar wat houdt het begrip spankracht nu precies in? En hoe is deze te berekenen.
Met vriendelijke groet,
Stefan
Reacties
De spankracht is de kracht die een touw of snaar of ander langwerpig voorwerp gespannen houdt - meestal doordat dit voorwerp iets op/aantrekt.
De meeste situaties zijn touwachtige constructies waaraan iets hangt. Hetgeen eraan hangt beweegt niet, dus diens zwaartekracht naar beneden wordt opgeheven door een gelijke maar tegengestelde kracht naar boven. Dat is de spankracht van het touw waaraan het hangt.
Als het touw niet recht naar beneden hangt maar bijvoorbeeld in een V-vorm dan moet de totale kracht naar boven nog steeds even groot zijn als de zwaartekracht naar beneden. Alleen wordt deze kracht naar boven geleverd door 2 spankrachten langs de V-armen van het touw. Vectorieel opgeteld moeten deze krachten de kracht naar boven leveren.
De muur (of plafond) trekt met kracht F naar links als jij met kracht F aan het touw naar rechts trekt. De netto kracht op het touw is 0 N. Maar dat is als je alleen naar het systeem "touw" kijkt.
Kijk je naar muur/touw of jij/touw dan is dit een andere configuratie. Met Newtons 3e wet zijn er dan 2 tegengestelde krachten die elkaar niet opheffen omdat ze op andere voorwerpen werken. Je kunt alleen krachten optellen die op eenzelfde voorwerp werken.
Het touw trekt AAN de muur, de muur trekt AAN het touw. Gelijke grote kracht, maar tegengesteld in richting. En de ene werkt op de muur, de ander op het touw. Als de muur die tegenkracht niet leveren kan dan schiet de plugbevestiging los (net zo als jij door de grond kan zakken als de grond geen tegenkracht (normaalkracht genaamd) biedt op je gewicht).
Als de muur de kracht wel levert dan heft die muurkracht op het touw mijn trekkracht op dat touw op (krachten allebei op het touw).
Maar hoe zit dat dan met mijzelf? Het touw trekt aan mij (eigenlijk de muur via het touw). Waarom schiet ik dan niet op de muur af? Omdat om mij nog een andere kracht werkt, even groot maar tegengesteld aan die van de muur: ik zet me schrap tegen de vloer. Die vloer oefent dus een kracht op mij uit. De muur ook, maar tegengesteld. Netto beweeg ik dus ook niet. Maar dat is niet "dankzij" de muur of het touw als doorgeefluik, maar door de vloer. Probeer hetzelfde maar eens op een gladde ijsvloer. Zet je schrap en wat gebeurt? De muur trekt je naar zich toe zolang jij je probeert zonder succes schrap te zetten (en jij maar denken dat je dit zelf doet).
Frank plaatste:
een touw over twee katrollen met aan beide zijden een gelijk gewicht (m) . De kracht in het touw is dan 2*m*g?helaas, nope.....
situatie 1 :
Hang een haak in het plafond, een touw eraan, hang er een massa (m) aan, en jij weet dat de spankracht m·g zal zijn.
Kun je eventueel checken door het niet aan een touw maar aan een veerunster te hangen. Die veerunster geeft een kracht m·g aan.
En dat vind jij héél logisch, ONDANKS DAT de haak in het plafond met een even grote kracht m·g aan datzelfde touw de andere kant op trekt.
Er is dus een kracht m·g nodig om dat gewicht omhoog te houden.
situatie 2:
Als ik dat touw over een vaste katrol gooi verandert daar helemaal niks aan, een vaste katrol verandert alleen de richting van de kracht
situatie 3:
zelfde haak, nu in de vloer geschroefd.
situatie 4:
even grote kracht als de haak, maar nu uitgeoefend door een tweede gewicht.
Maakt allemaal geen spat verschil.
Groet, Jan
Een touw is gespannen als een gewicht er voortdurend aan trekt.
Breekkracht is de kracht om een touw snel te breken. Een extra kracht die kort op het touw wordt uitgeoefend en die het touw wel of niet weerstaat. Zoals met karate een plank kan worden gebroken die best een veelvoud van die kracht kan hebben als het er geleidelijk opgezet wordt.
De reden is dat de spankracht een (permanente) kracht (gewicht) tegenwerkt. Dan geldt F = m.g
Maar als de massa van een bepaalde hoogte valt, dan moet het touw om de massa te stoppen niet alleen het gewicht m.g permanent kunnen weerstaan maar ook een kortstondige extra remkracht gelijk aan F = m. Δv/Δt. Daarbij is Δv de afname van de snelheid naar nul. Als die Δt heel klein is (en als een touw niet kan rekken is dat milliseconden of minder) dan is die extra kracht heel groot. Waarschijnlijk groter dan het touw kan weerstaan en dan breekt het.
Een gelijk effect heb je door ineens een ruk aan het touw te geven: een korte extra kracht die het touw moet tegenhouden maar misschien niet kan en dan breekt. Als het wel die kracht kan leveren dan voel je dat in je hand: het touw "snijdt".
Breken ligt dus aan de extra kracht die kort moet worden geleverd om iets in beweging te stoppen (=negatieve versnelling = kracht).
Dat kan wel: Elvis kan aan het touw trekken. Krachten mogen elke waarde hebben. Maar als een voorwerp in korte tijd door een touw gestopt moet worden DAN moet het touw wel die extra breekkracht kunnen leveren. En zo niet: dan breekt het.
Kijk ook maar naar een instortend balkon: het huis kan de kracht van het gewicht van een balkon leveren. Maar als het bovenste balkon ineens losraakt en naar beneden valt, dan zal het onderliggende balkon niet alleen het gewicht van beide balkonnen moeten houden maar ook nog eens het vallende balkon doen stoppen. Lukt dat niet (zeer waarschijnlijk) dan breekt ook het onderliggende balkon en storten ze met zijn tweeen op het nog lagere balkon - tot uiteindelijk alles afgebroken op de grond ligt. En de grond heeft wel een deuk opgelopen maar uiteindelijk de kracht wel geleverd.
Eenmaal stil liggend, hoeft de grond alleen maar m.g als kracht te leveren - veel minder dan de breekkracht toen het balkon neerstortte op aarde.