Normaalkracht en gewicht

Bron: https://hoezithet.nu/lessen/fysica/krachten_1/normaalkracht_en_gewicht/

Wanneer je met je voeten op de grond staat, ondersteunt de grond jou. Wanneer je een kleedje aan een kleerhanger hangt, zorgt de kapstok ervoor dat het kleedje niet op de grond valt. De kracht die zo'n ondersteuning of ophanging uitoefent, noemen we een normaalkracht.

Voorbeelden van normaalkrachten

Een normaalkracht ondersteunt

Een normaalkracht Fn\vec{F}_{n} is een kracht die een ondersteuning uitoefent op een voorwerp. Het aangrijpingspunt van Fn\vec{F}_{n} tekenen we op de plaats waar de ondersteuning contact maakt met het voorwerp.

Stel dat Maria en Dirk zich wagen aan een bezoekje aan de lokale speeltuin. Maria zet zich op de glijbaan en Dirk gaat aan het klimrek hangen.

Maria en Dirk in de speeltuin

Maria wordt ondersteund door de glijbaan. De glijbaan oefent dus een normaalkracht FnM\vec{F}_{nM} uit op Maria. Het aangrijpingspunt van FnM\vec{F}_{nM} tekenen we aan het zitvlak van Maria.

Normaalkracht uitgeoefend door glijbaan

Bij een ophanging, zoals Dirk die aan het klimrek hangt, is er ook een normaalkracht. Omdat Dirk met beide handen aan het klimrek hangt, zijn er hier zelfs twee normaalkrachten. Voor ieder hand één.

Normaalkracht uitgeoefend door klimrek

Normaalkracht altijd loodrecht op steunoppervlak

De normaalkracht is "normaal" omdat ze altijd loodrecht op het steunoppervlak staat (normaal is een ander woord voor loodrecht). Ook wanneer het steunoppervlak schuin staat, staat de normaalkracht er loodrecht op.

Normaalkacht is altijd loodrecht op het steunoppervlak

Gewicht duwt op ondersteuning

In het dagelijkse taalgebruik bedoelen we met gewicht hoeveel kilogram iets of iemand weegt. In fysica noemen we dat de massa en betekent gewicht iets anders. In fysica is het gewicht Fg\vec{F}_g de kracht die een voorwerp uitoefent op zijn ondersteuning. Gewicht is dus een kracht, met als eenheid newton, en niet kilogram.

Welk gewicht Fg\vec{F}_g oefent Maria uit op de glijbaan voor ze eraf schuift, als je weet dat Maria een massa heeft van 65,0 kg65{,}0~\si{kg}?

De zwaartekracht trekt Maria naar beneden. Hierdoor oefent ze een gewicht uit op de glijbaan. Er zijn geen andere krachten die Maria tegen de glijbaan trekken. Daarom is de grootte het gewicht Fg\vec{F}_g dat ze uitoefent op de glijbaan gelijk aan de grootte van de zwaartekracht op Maria.

Fg=FzM=mMg=65,0 kg9,81 N/kg=637,65 N=BR638 N\begin{aligned} F_g &= F_{zM}\\ &= m_M \cdot g\\ &= 65{,}0~\si{kg} \cdot 9{,}81~\si{N/kg}\\ &= 637{,}65~\si{N}\\ &\breq 638~\si{N}\\ \end{aligned}

Het gewicht uitgeoefend door Maria op de glijbaan

In bovenstaand voorbeeld is het gewicht van Maria gelijk aan de zwaartekracht die inwerkt op haar. Dat is vaak zo. Wanneer een voorwerp steunt op een horizontaal steunoppervlak en er werken geen andere krachten dan de zwaartekracht en normaalkracht in op het voorwerp, dan is het gewicht gelijk aan de zwaartekracht.

Als je verschillende handboeken van fysica naast elkaar legt, zal je zien dat "gewicht" niet overal dezelfde definitie heeft. Sommige handboeken definiëren gewicht als de zwaartekracht die inwerkt op een voorwerp, dus Fg=mgF_g = m \cdot g. In dat geval is gewicht een kracht die inwerkt op het voorwerp zelf, en is er niet per se een ondersteuning nodig.

In alle definities van gewicht, is gewicht wel altijd een kracht met als eenheid newton en nóóit kilogram.

Gewicht en normaalkracht zijn tegengesteld

Gewicht en normaalkracht komen altijd samen voor. Daarenboven hebben ze altijd dezelfde grootte en richting, maar hebben ze een tegengestelde zin.

Het belangrijkste verschil is dat de normaalkracht inwerkt op het ondersteunde voorwerp, terwijl gewicht inwerkt op de ondersteuning. In een latere les zullen we zulke krachten die gelijk zijn in grootte, maar tegengesteld in zin, een actie-reactiepaar noemen. Maar daar hoef je je nu nog geen zorgen over te maken.

Gewicht en normaalkracht zijn gelijk maar hebben een tegengestelde zin

Samengevat

Normaalkrachten

Een normaalkracht Fn\vec{F}_n is een kracht die geleverd wordt door een ondersteuning en inwerkt op het ondersteunde voorwerp. Een normaalkracht staat altijd loodrecht op het steunoppervlak.

Gewicht

Het gewicht Fg\vec{F}_g van een ondersteund voorwerp is de kracht die geleverd wordt door een ondersteund voorwerp en inwerkt op de ondersteuning.

Het gewicht heeft altijd dezelfde grootte en richting als Fn\vec{F}_n, maar heeft een tegengestelde zin.

Hoe Zit Het? wordt met trots gesteund door

KU Leuven sponsor
VIVES sponsor

Wil jij ook steunen? Trakteer Hoe Zit Het? op een drankje! 🥤 Ga daarvoor naar de trakteer-pagina.