natuurkunde

De 2e wet van Newton

Met deze applet kun je de 2e wet van Newton verifiëren voor een eenparig versnelde beweging.

Applet: Walter Fendt
www.walter-fendt.de

---

Beweging

De beweging van een voorwerp wordt bepaald door twee dingen:

• Een invloed van buiten: de nettokracht die op het voorwerp werkt.
• Een eigenschap van het voorwerp zelf: de massa.

Oorzaak en gevolg - nettokracht, massa en versnelling

Nettokracht is oorzaak. Is de nettokracht ongelijk aan nul dan is versnelling of vertraging het gevolg. Massa is de mate waarin het voorwerp zich tegen de nettokracht, dus tegen de versnelling, verzet.
Hoe dat precies zit wordt beschreven met de eerste twee wetten van Newton:

1. De eerste wet van Newton:
   Als er op een voorwerp geen nettokracht werkt, dan is het voorwerp in rust of beweegt het met constante snelheid: eenparig rechtlijnig.
   
2. De tweede wet van Newton:
   Als er op een voorwerp wel een nettokracht werkt, dan versnelt of vertraagt het. De versnelling a is recht evenredig met de nettokracht F_netto.
   In formulevorm, met m de massa van het voorwerp:
   

De applet

Deze applet simuleert een experiment waarmee je het verband tussen nettokracht, massa en versnelling onderzoekt. Je verifieert dus de 2e wet van Newton.

Je ziet een monorail met daarop een blauw wagentje. Aan het wagentje is een afhangend koord bevestigd met een gewichtje. Als je op start klikt, trekt dat gewichtje het wagentje naar rechts. De nettokracht is constant dus de versnelling ook: de beweging is eenparig versneld. Onderweg passeert het wagentje een sensor die de passeertijd vastlegt.

Onderzoek

• Sleep de sensor naar links, tot ongeveer 0,10 m voor het wagentje. De afstand s lees je linksonder af.
• Klik op Start.
• Als het wagentje de sensor voorbij is, klik dan op Save data. Onderaan worden nu plaats en passeertijd vastgelegd.
• Herhaal dit een paar keer, telkens met de sensor op een iets grotere afstand.
• Laat tenslotte een diagram tekenen met de witte knop rechtsonder.
  Merk op dat voor een eenparig versnelde beweging het verband tussen plaats s en tijd t kwadratisch is:
  Er geldt:  s = ½at².
• Je kunt nu op twee manieren de versnelling van het systeem berekenen:
  • Uit het diagram, met de kwadratische plaatsformule:
    
  • Met de 2e wet van Newton:
    
• Varieer M, m en f en herhaal dit alles een paar keer.