De wetten van Newton
Sir Isaac Newton is misschien wel eén van de beroemdste en belangrijkste natuurkundigen ooit. Newton formuleerde drie wetten die sindsdien onze blik op de natuurkunde hebben veranderd. Maar wat zijn deze wetten en hoe werken ze? Op deze pagina lees je alles wat je moet weten over de wetten van Newton.
De eerste wet van Newton
De eerste wet van Newton wordt ook wel de traagheidswet genoemd en zegt het volgende: zolang er netto geen resulterende kracht op een voorwerp werkt, zal het altijd met een constante snelheid blijven bewegen (deze snelheid kan ook 0 zijn, als je dus stilstaat). De resulterende kracht op een voorwerp krijg je door alle krachten die op een voorwerp werken bij elkaar op te tellen. Als jij op aarde staat, dan word je naar beneden getrokken door de zwaartekracht van de aarde die op jou werkt. De grond duwt jou weer omhoog met de normaalkracht. Het resultaat van deze twee krachten is 0. Daardoor blijf je gelukkig op de grond staan, zonder er doorheen te zakken.
Voorbeeld: je gaat op vakantie met het vliegtuig, je vliegt met constante snelheid op een constante hoogte. Noem en teken alle krachten die op het vliegtuig werken.
Het vliegtuig wordt altijd naar benden getrokken door de zwaartekracht, maar we weten dat we op constante hoogte vliegen. De lift die het vliegtuig met zijn vleugels produceert moet dus even groot zijn als de zwaartekracht, maar tegengesteld. Als je beweegt heb je altijd last van weerstand. In het geval van het vliegtuig is dit alleen luchtweerstand. Luchtweerstand probeert het vliegtuig te vertragen, maar we weten dat we met een constante snelheid vliegen. De voortstuwende kracht van de motoren van het vliegtuig moet dus even groot zijn als de weerstand, maar opnieuw in tegengestelde richting werken. Nu weten we dus welke krachten er op het vliegtuig werken, in welke richting ze werken en hoe groot ze zijn. Als je dit zou tekenen, dan krijg je onderstaande afbeelding.
De tweede wet van Newton
De tweede wet van Newton houdt sterk verband met zijn eerste wet. De tweede wet van Newton zegt: als een voorwerp een resulterende kracht ondervindt, zal het versnellen met een versnelling die afhankelijk is van de grootte van de kracht en de massa van het voorwerp. Bij deze wet hoort ook een formule:
F = m · a
Hierin is F de kracht die op het voorwerp werkt in Newton, m is de massa van het voorwerp in kg en a is de versnelling van het voorwerp in m/s2. Als je dus aan het fietsen bent en je wilt ervoor zorgen dat je sneller gaat, zul je dus harder moeten trappen. Hoe meer kracht je op de pedalen van je fiets zet, hoe groter de versnelling zal zijn.
Voorbeeld: een formule 1 auto versnelt van stilstand tot 100 kilometer per uur in minder dan twee seconden. Om zo hard te kunnen versnellen heb je enorm veel kracht nodig. Stel dat een formule 1 auto 750 kg weegt en de motor een kracht kan leveren van 12 kN. Hoe snel kan een formule 1 auto dan accelereren?
Met de formule voor de kracht kunnen we berekenen hoe hard de auto kan accelereren. We weten immers de kracht en de massa. We moeten alleen wel de formule eerst ietsje anders schrijven, we krijgen nu:
a = F / m = 12.000 / 750 = 16 m/s2
De derde wet van Newton
De derde wet van Newton zegt het volgende: als een voorwerp A een kracht uitoefent op voorwerp B, dan oefent voorwerp B een even grote kracht uit op voorwerp A, maar dan in de tegengestelde richting. Je kunt deze wet ook in formulevorm zetten:
Factie = –Freactie
Een kracht is dus nooit alleen, ze komen altijd in paren voor. Een goed voorbeeld hiervan zijn kunstschaatsers. Als twee schaatsers zich tegen elkaar afzetten, dan zullen ze van elkaar weg bewegen. Schaatser A duwt de schaatser B weg, waardoor deze naar achteren zal bewegen. Maar de derde wet van Newton zegt dat schaatser B een even grote tegengestelde kracht uitoefent op schaatser A, waardoor deze dus ook naar achteren zal bewegen. Een ander voorbeeld is een ballon die je laat leeglopen. De ballon duwt de lucht naar buiten via het gat wat erin zit. Daarvoor moet de ballon een kracht uitoefenen op de lucht. De lucht duwt dus ook terug tegen de ballon, waardoor deze wegvliegt. Probeer het zelf maar!
Video
Wil je nog een samenvatting op video zien over de wetten van Newton? Kijk dan onderstaande video.
