4. Formule voor kracht (F = m * a)

Samenvatting voor NaSk 1: Formule voor kracht (F = m * a)

Versnelling en kracht

Een versnelling heeft veel te maken met kracht. Om een object te laten versnellen of vertragen, moeten we namelijk kracht uitoefenen. Als jij een stilstaande kar vooruit wilt duwen, vindt er dus een versnelling plaats: eerst stond de kar stil en nu beweegt het. Om dat voor elkaar te krijgen moet je natuurlijk kracht zetten. Hoeveel kracht je moet zetten, hangt dan weer af van hoe veel je het wilt versnellen, en hoe zwaar de kar is die je wilt duwen. 

Formule voor kracht

Hoe zwaarder de kar, hoe meer kracht je moet zetten om het te versnellen. En hoe meer je het wilt versnellen, hoe meer kracht je moet zetten. Daarom kunnen we de formule redelijk makkelijk opstellen. Dat is namelijk F, wat staat voor kracht (“force” is het Engelse woord voor kracht), staat gelijk aan m, dat is het de massa van het object, keer a, de versnelling. Dus: hoe groter de massa (ofwel het gewicht) en hoe groter de versnelling, hoe groter de kracht. De massa staat hier in kilogram, de versnelling in meter per seconde per seconde en de kracht staan in Newton; dat geven we aan met een hoofdletter N. 

F / m = a

Wat nog wel handig is om te doen, is de formule anders opschrijven, zodat je de verbanden goed begrijpt. Als we beide kanten delen door massa m, dan krijgen we dus F / m is gelijk aan a. Rechts verdwijnt m, omdat we ook door m delen. We zien nu dat de kracht gedeeld door de massa gelijk is aan de versnelling. Let op! Dit is dezelfde formule, alleen dan net wat anders opgeschreven. Nu kun je ook goed zien dat als m groter wordt, dus als de massa groter wordt en het object dus zwaarder is, dat de versnelling kleiner wordt als we kracht F gelijk houden. Als je dezelfde hoeveelheid kracht zet, maar het object is zwaarder, dan is er dus minder versnelling en beweegt het object minder.

Kracht berekenen

Stel: we hebben een object van 20 kilo, dat eerst stilstond, maar na 10 seconden een snelheid heeft van 5 meter per seconde. Hoeveel kracht hebben we hiervoor moeten leveren? We hebben dus de formule kracht F = massa m keer versnelling a. We zien dat we in de vraag de massa hebben gekregen van 20 kilo, dus m kunnen we invullen. Maar nu even goed opletten! 

De versnelling weten we nog niet. Wat we wel weten, is de snelheid op twee momenten. Namelijk 0 in het begin, als het object stilstaat, en 5 meter per seconde na 10 seconde. En gelukkig weten we ondertussen hoe we hiermee de versnelling berekenen! We pakken de formule voor versnelling er weer bij, en dat was versnelling a is gelijk aan delta v (verschil in snelheid) gedeeld door delta t (verschil in tijd). Het verschil in snelheid is 5 meter per seconde min nul, want we stonden eerst stil, en verschil in tijd is 10 seconde min nul, dus 10. We doen dan 5 gedeeld door 10, en dan krijgen we een half. De versnelling is 0,5 meter per seconde per seconde. 

Nu kunnen we de versnelling invullen in de formule voor kracht. We hadden dus F = m keer a, en we wisten m al: dat was 20. Nu vullen we de versnelling a in, die we net hebben gevonden: dat was een half. Dan krijgen we F is gelijk aan 20 keer een half. En dat is 10. Dus de kracht die we moeten leveren om het object van 20 kilo in 10 seconden een snelheid van 5 meter per seconde te geven, is 10 Newton!