Zinloze krachten

In tegenstelling tot zinloos geweld is zinloos binnen de natuurkunde goed te definieren.

We beginnen met de tweede wet van Newton:
ΣF = ma
Een resultante kracht zorgt ervoor dat een massa een verandering van snelheid doormaakt
Langzamer, sneller of in een andere richting gaat bewegen.

Maar als dat waar is dan betekent dat dat een massa die stil ligt niet gaat bewegen als er geen resultante kracht op werkt, dat lukt wel, aan de andere kant betekent het ook dat een massa die beweegt dit zal blijven doen in dezelfde richting en met dezelfde snelheid.
Dit lijkt in strijd met onze dagelijkse waarneming waarin alles na een tijdje tot stilstand komt.
Antwoord: kennelijk is hier een kracht aan het werk die tegen de bewegingsrichting ingaat en jawel we hebben de wrijvingskracht ontdekt.
Als je daar geen last van hebt dan is de eerste wet van newton ook ontdekt:
Wat beweegt blijft bewegen in de zelfde richting met de zelfde snelheid en wat stil ligt blijft stil liggen.

Newton 3 zegt elke actie veroorzaakt een reactie even groot en in de omgekeerde richting
Actie = - reactie.

Zinloze krachten zijn krachten die in evenwicht worden gehouden door ander krachten en dus geen verandering van snelheid teweeg brengen.
Dit onderdeel van de natuurkunde behandelen we eerst:

Hiervoor moet je weten wat je met vectoren kan en mag:
Vectoren zijn pijlvormige weergaven van bijvoorbeeld krachten en hebben
Een lengte
En een richting
een begin (het aangrijpingspunt meestal in het zwaartepunt) Je mag een vector verplaatsen als de richting en de lengte maar niet veranderen, zo kan je vectoren aan elkaar knopen en bepalen door welke vector je een aantal andere vectoren kunt vervangen.

De relatie tussen kracht en massa:
Massa is wat het is, een kilogram suiker is een kilogram suiker, een bepaalde hoeveelheid onafhankelijk van het gewicht op de maan onder water.....
Kracht drukken we uit in Newton en is een maat voor wat een massa doet.
Wat de twee met elkaar te maken hebben wordt bepaald door de versnelling (volgens N2)
Een verschijnsel wat wij ten onrechte zwaartekracht noemen is zo’n versnelling de versnelling door de aantrekkingskracht van de massa van de aarde (vergeet dat maar) maar onthoud het getal dat hier bij hoort 9,81 m/s² afgerond 10 m/s² deze constante heet g (een bijzonder geval van a)
Een massa die 1 kg is doet dus 10 maal 1 = 10 N naar beneden.
Als je vriendje vraagt wat doe je me aan als je op schoot zit dan zeg je doodleuk 600 Newton.
Massa’s meet je door ze te vergelijken met een bekende massa op een balans.
Krachten stel je vast door wat ze doen bijvoorbeeld met een unster.

Hefboomwet:
Kracht maal arm aan de ene kant van het draaipunt is gelijk aan kracht maal arm aan de andere kant van het draaipunt.
Kracht wordt uitgedrukt in N arm = lengte in meters
Een arm is de afstand van het aangrijpingspunt van de kracht tot het draaipunt (het punt wat stilstaat als iets draait.)

Eigenlijk is het de energie die aan beide kanten gelijk moet zijn.
1 Nm = 1 Joule !
Voor het eerst in onze natuurkunde cariere kunnen we nu zien wat een joule is,
Een Newton op 1 meter
Later zal blijken dat dit nog verder kan worden uitgebreid.
Een N naar 1 meter hoogte brengen kost 1 j
Een joule is ook een N op 1 meter hoogte heeft 1 N
Een N van 1 meter laten vallen levert 1 j

Veerkracht:
Wat een kracht met een veer doet is een vormverandering, de veer rekt uit, hoe groter de kracht hoe meer de veer wordt uitgerekt.
De verhouding tussen de uitrekking en de kracht heet de veerconstante van die veer. in m/N
Als je de veerconstante weet dan kan je de uitrekking nemen als meet voor de kracht, je hebt een unster gemaakt.

Tot hier werken alle krachten op strekkende meters, maar het kan ook anders, op vierkante meters, in dat geval spreek je van druk.
Druk is een kracht die over een oppervlakte verspreid werkt.
Hoe groter het oppervlak hoe kleiner de druk (bij een gelijkblijvende kracht)
P = F / A

Druk in vloeistoffen en gassen mag je volgens Pascal in een niet te groot gesloten systeem constant veronderstellen.
Je kan nu stelsels gaan bouwen van zuigers met verschillende oppervlaktes en vloeistoffen of gassen om ze met elkaar te verbinden, eigenlijk werkt dit net als met hefbomen alleen is het draaipunt nu de druk (die staat stil / is constant)
F₁/A₁ = F₂/A₂

Zinvolle Krachten
En daarmee zijn we aangekomen bij de krachten die wél werken (arbeid verrichten)
Om te werken moet er een netto verplaatsing plaatsvinden, iets wat stilstaat werkt niet, maar ook iets wat binnen de proef weer terugkomt op de oude plek heeft niet gewerkt (in natuurkundige zin)
Het optillen van een zware last is dus werk, maar het vasthouden niet….
De eenheid van arbeid is weer de Joule, een stukje arbeid hebben we al verkend, het optillen van een last hier wordt arbeid verricht, 1 N naar 1 m. hoogte brengen kost 1 J.

De energie die dit kost kan je halen uit de volgende formule
E = mgh, zie je dat dit de kracht (mg) maal de hoogte is dus weer Nm of J?
Deze E heet de potentiële energie (hoogte energie) 1 N op 1 m bezit 1 J, maar dat wisten we al.
Als je iets laat vallen zie je het volgende gebeuren
Het voorwerp beweegt steeds sneller naar beneden, heel bijzonder is dat dit onafhankelijk blijkt van de massa van het voorwerp, zware dingen vallen even snel als lichte dingen (in vacuüm) Hoeveel ze versnellen is alleen afhankelijk van de zwaartekracht, hoe hard ze gaan op enig moment is alleen afhankelijk van de tijd.
De energie die je hier ziet ontstaan heet bewegingsenergie. Tijdens een vrije val wordt potentiele energie omgezet in bewegingsenergie. Er kan nooit energie bijkomen of verdwijnen, je weet dus precies hoeveel bewegingsenergie is ontstaan als je weet van welke hoogte een voorwerp is gekomen.
In een vergelijking ziet dat er zo uit: mgh = 0,5mv²
Hierin is v de snelheid, je ziet dat aan beide zijden van het = -teken de term m voorkomt, die mag je tegen elkaar wegstrepen zodat de massa geen enkele rol meer speelt.
gh = 0,5v²