Paragraaf 4.5 - Hefbomen

Hefbomen zijn apparaten waarmee je krachten kunt vergroten. Elke hefboom heeft een draaipunt. Je kunt een hefboom vergelijken met een wip of een balans waarvan de armen niet even lang zijn. De afstand van de kracht tot het draaipunt noem je de arm

Hoe kleiner de arm hoe groter de kracht. Als de wip in evenwicht is en de armen zijn niet even groot en je weet wat de verhouding is tussen beiden voorwerpen. Als je weet dat de kracht van het voorwerp drie keer zo klein is als het andere voorwerp, dan weet je dat die arm drie keer zo klein moet zijn om het in verhouding te houden. 

 

Het draaieffect van een kracht is het moment. Het moment hangt af van de kracht en van de arm. De eenheid van het moment is newtonmeter (Nm). Je hebt 1 Nm als er een kracht van 1 N op een arm van 1 meter werkt. 

 

Als er een evenwicht is tussen de krachten die op de armen werken, zijn de momenten gelijk. Dit is de hefboomwet

 

De hefboomwet.

Het krachtmoment hangt af van de kracht en van de arm. 

moment = kracht x arm

Het moment druk je uit in newtonmeter (Nm), de kracht in newton(N) en de arm in meter (m).

 

De hefboomwet kun je schrijven als een formule.

F1 x r1 = F2 x r2

 

Hierin is:

F1 = de grootte van de ene kracht op de hefboom

F2 = de grootte van de andere kracht op de hefboom

r1 = de arm van de kracht F1

22 = de arm van de kracht F2

Verschillende hefboomsoorten

Je hebt meer dan alleen een wip als hefboom. Er zijn ook andere soorten hefbomen. Een kniptang bijvoorbeeld is ook een hefboom.

Katrollen

Een katrol kan helpen om bijvoorbeeld een koelkast omhoog te trekken. Hier verander je niet de grootte van de kracht, maar de richting van de kracht. Het is veel makkelijker om iets omhoog te krijgen als je naar beneden trekt dan het omhoog hijst. Als je het touw naar beneden trekt gaat de koelkast door de katrol omhoog. Hier kan je dus ook je gewicht mee laten spelen en daarom is dit vele male makkelijker.

Takel

Door een takel kan je de kracht die je uitoefent vergroten en dus meer tillen. Je trek aan een touw en als het voorwerp dan aan twee touwen vast zit dan verdubbeld het en dan hoef je maar de helft van de kracht die je nodig hebt te trekken. Hoe meer touwen je gebruikt hoe lichter het wordt om het te tillen. Het enige onhandige is dat je heel veel touwen moet binnenhalen. 

Tandwielen

Je kan ook een kracht groter of kleiner maken door middel van een tandwiel.  

Hiernaast zie je twee tandwielen, de ene heeft 12 tandjes en de ander heeft er zes. Nu is de verhouding tussen beiden tandwielen 2:1. Als het grote tandwiel een keer rond draait dan draait het kleine tandwiel twee keer rond. Hier verander je dus de draaisnelheid. Als het aantal tanden twee keer zo klein wordt dan draait het tandwiel twee keer zo snel.

 

Voor meer informatie over tandwielen, klik hier.