Oefeningen momenten-hefbomen, uitwerkingen PDF

Preview

Summary

Uitwerkingen oefeningen hefbomen...

Description

Oefeningen: Momenten en hefbomen + UITWERKINGEN  Oefening 1 Deze tang werkt volgens het hefboomprincipe. De totale kracht op het handvat is 20 N. -

Vraag: Bereken de totale kracht die op de bek van de tang ontstaat.

Uitwerking: Totale kracht die op de bek van de tang ontstaat = 2 * 50 = 100N (want twee bekken)



Oefening 2

-

Vraag: Hoe groot moet het contragewicht zijn om evenwicht te krijgen in de arm van deze hijskraan?

Uitwerking: Fcontra = 800 kgf (dit is een oude kracht eenheid die wel eens gebruikt wordt)

 Oefening 3 Een homogeen slagboom van 3,8 m lang en met een massa van 9,4 kg, rust in de horizontale stand op een paaltje. Zie de figuur hieronder, stand (1).

-

Vraag: Bereken de kracht die door de slagboom op het paaltje wordt uitgeoefend.

Uitwerking: 46 N Iemand houdt de slagboom over een hoek van 20° omhoog, door een kracht F loodrecht op de slagboom uit te oefenen. Zie stand (2). Uitwerking: Ftil = 51 N

Vraag: Bereken de kracht F.

- Vraag: Bereken de grootte en de richting van de kracht die de draaiingsas van het draaipunt op de slagboom uitoefent. Uitwerking:

 Oefening 4 In onderstaande foto is te zien hoe enkele Russen met een staalkabel en houten planken een auto die door het ijs is gezakt weer boven water halen. Tussen de auto en het ijs zijn planken gezet waarlangs de auto naar boven getrokken kan worden. In het ijs is een ronde as geslagen waar een dwarsbalk aan is vastgemaakt. De staalkabel tussen de auto en de as kan worden opgedraaid door tegen deze dwarsbalk te duwen. Zie de foto in figuur 1 en het zijaanzicht in figuur 2.

De planken maken een hellingshoek α met de bodem. Op de auto werken in deze situatie een spankracht, een normaalkracht en een kracht F recht omlaag. De kracht F is de resultante van de zwaartekracht omlaag en de kracht van het water op de auto omhoog. De auto wordt met constante snelheid tegen de helling naar boven getrokken. Als de auto net is los getrokken van de bodem is de spankracht in de kabel 6,1·103 N.

Een deel van figuur 2 staat hieronder op schaal afgebeeld. De spankracht en de werklijn van F zijn hierin getekend vanuit het zwaartepunt Z. -

Vraag: Construeer de kracht F en de normaalkracht vanuit punt Z in onderstaande figuur op schaal.

Uitwerking: Zie de constructie in de figuur hieronder:

-

Vraag: Bepaal de grootte van F met behulp van deze constructie (op schaal).

Uitwerking: 6.2 cm = 6.1 x 103N 8.1 cm = 8 x 103 N

De lengte van het uiteinde van de balk tot het draaipunt S is 5,0 m. De as heeft een diameter van 18 cm. Zie het bovenaanzicht in figuur 3.

In het begin duwt één man tegen het uiteinde van de balk. Zie de krachtvector in figuur 3. Deze figuur is niet op schaal. De spankracht in de kabel is op dat moment 6,1·103 N. -

Vraag: Bereken de kracht waarmee de man tegen het uiteinde van de balk moet duwen om deze spankracht te kunnen leveren.

Uitwerking: Fduw = 110 N

 Oefening 5 Met een heftruck kunnen zware pakketten worden opgetild en vervoerd. Zie figuur 1.

Als een pakket te zwaar is, kantelt de heftruck voorover. Neem aan dat het draaipunt D in de voorste as ligt. Zie figuur 2. Het zwaartepunt van de heftruck is aangegeven met Z1 en het zwaartepunt van het pakket met Z2. De massa van de heftruck zonder de lading is 3,4 ton. -

Vraag: Bepaal met behulp van onderstaand figuur op schaal hoe groot de massa van het pakket maximaal mag zijn voordat de heftruck gaat kantelen.

Uitwerking: Massa van het pakket = 4,3 ton

Een heftruck heeft een lift om pakketten hoog weg te kunnen zetten. In figuur 3 is het pakket door de lift verticaal omhoog getild. In figuur 4 is de lift een beetje schuin gezet.

De heftruck staat stil in beide situaties. Het risico voor de heftruck om voorover te kantelen neemt door het schuin zetten van de lift af. - Vraag: Welke van de volgende stellingen geeft hiervoor de juiste reden? A De arm van de kracht op de lading is kleiner geworden. B De normaalkracht op de voorwielen is groter geworden. C De normaalkracht op het pakket is afgenomen. D De plaats van het zwaartepunt Z1 van de heftruck is richting het draaipunt verschoven. Uitwerking: A

Tijdens het rijden en het remmen mag het pakket niet van de lift afschuiven. Vergelijk de stand van de lift in figuren 3 en 4 met elkaar. -

Vraag: Geef een natuurkundige reden waarom het pakket tijdens het remmen in figuur 3 eerder van de lift schuift dan in figuur 4.

Uitwerking:

 Oefening 6 Op het platteland van sommige Zuid-Aziatische landen worden af en toe nog draagstokken gebruikt voor transport. Zie figuur 1. Een vrouw draagt met zo’n draagstok twee manden: in de linker mand zit een klein kindje, in de rechtermand liggen rijstplanten. De massa van de linkermand en het kindje samen is 15 kg.

-

Vraag: Bepaal de massa van de mand met rijstplanten met behulp van figuur 1. Verwaarloos de kracht die de vrouw met haar rechterhand op de draagstok uitoefent.

Uitwerking: Massa = 9,1 kg

In werkelijkheid oefent de vrouw een kleine kracht op de draagstok uit, verticaal omlaag. -

Vraag: Beredeneer of de in vraag 1 bepaalde massa van de mand met rijstplanten hierdoor groter of kleiner moet zijn.

Uitwerking:

 Oefening 7 In Greensboro, Amerika, figuur 1 staat een bijzonder golfslagbad waar om de paar minuten één reusachtige golfberg, een soliton, gemaakt wordt. Om zo’n golfberg te maken wordt met een elektrische pomp water uit het zwembad in een waterreservoir gepompt. Zie figuur 1.

De klep van het reservoir wordt bediend met een hydraulische cilinder met zuigerstang. In figuur 2 is de klep in de begin- en eindstand getekend. De totale massa van de klepstang met klep is 70 kg. Het zwaartepunt hiervan is aangegeven met Z.

Het rechterdeel van figuur 2 is hieronder vergroot en op schaal weergegeven. Als de klep een tijdje openstaat is het waterreservoir leeg.

-

Vraag: Bepaal met behulp van onderstaand figuur (op schaal) de kracht die de zuigerstang dan op de klepstang uitoefent.

Uitwerking:

Fzuigerstang = 3400 N

 Oefening 8 Powerskips zijn een soort schoenen waarmee figuur 1 het mogelijk is om hoge sprongen te maken. Zie figuur 1. Een Powerskip bevat een hefboom en een veer en wordt aan het onderbeen vastgemaakt. In figuur 2 is een Powerskip in rust vereenvoudigd weergegeven. De hefboom draait om punt D en staat met punt S op de grond. Vóór het maken van een sprong wordt de veer eerst verder uitgerekt. Zie figuur 3. Tijdens de afzet voor de sprong levert de veer dan extra kracht.

Een atlete staat stil op twee Powerskips. Zij heeft, met de Powerskips aan, een totale massa van 65 kg. - Vraag: Bepaal met behulp van onderstaand figuur (op schaal) de kracht van de veer op de hefboom in één van de Powerskips in rust.

Uitwerking:

Veerkracht = 210 N...