Krachtcalculator
Los de tweede wet van Newton op voor kracht, massa of versnelling; bereken het gewicht uit massa en zwaartekracht; bereken wrijving uit een coëfficiënt en de normaalkracht; of tel meerdere krachten onder verschillende hoeken op voor de resultante en de versnelling die ze veroorzaakt. Elk antwoord komt met zijn berekening, en de modus voor de resultante tekent een vrijlichaamsdiagram. Werkt in je browser; gratis, zonder registratie.
De tweede wet van Newton: de resultante kracht op een voorwerp is gelijk aan zijn massa maal zijn versnelling. Vul de resultante kracht in, niet alleen een van de krachten die werken.
Berekend
Resultaten
3000 N
Resultante kracht F
De berekening
- Begin met F = m × a.
- F = 1200 × 2,5 = 3000 N
Zo gebruik je de krachtcalculator
- 1. Kies de berekening. F = ma voor de resultante kracht op een voorwerp, W = mg voor gewicht, f = μN voor wrijving, of Resultante van meerdere krachten om meerdere krachten samen te nemen.
- 2. Kies de onbekende en vul de rest in. Het vak dat je oplost wordt het antwoord. Elk vak heeft zijn eigen eenhedenmenu — newton, kilonewton, pondkracht, kilogram of pond, m/s² of g.
- 3. Geef bij meerdere krachten grootten en hoeken. Meet elke hoek tegen de klok in vanaf de positieve x-as: 0° is rechts, 90° omhoog, 180° links, 270° omlaag. Voeg een massa toe als je de versnelling wilt.
- 4. Lees de berekening. De vergelijking, de herschikking en de ingevulde getallen worden getoond, en de modus voor de resultante voegt een tabel met componenten en een vrijlichaamsdiagram toe.
De vergelijkingen
| Grootheid | Vergelijking | Opmerkingen |
|---|---|---|
| Tweede wet van Newton | F = m × a | F is de resultante kracht op het voorwerp, in newton (1 N = 1 kg·m/s²) |
| Gewicht | W = m × g | g = 9,80665 m/s² bij standaard zwaartekracht, dus 1 kg weegt 9,80665 N |
| Wrijving | f = μ × N | N is de normaalkracht; μs geeft de maximale statische wrijving, μk de glijdende wrijving |
| Wrijving op vlakke grond | f = μ × m × g | De normaalkracht op een vlak oppervlak is gelijk aan het gewicht als niets anders verticaal duwt |
| Resultante kracht | ΣFx = ΣF cos θ, ΣFy = ΣF sin θ | Tel de componenten op, en gebruik dan |F| = √(ΣFx² + ΣFy²) |
Bron: OpenStax University Physics, Volume 1, paragrafen 5.3 en 6.2. Standaard zwaartekracht is exact per definitie (CGPM, 1901).
Uitgewerkte voorbeelden
F = ma. Een auto van 1.200 kg die versnelt met 2,5 m/s² heeft een resultante kracht nodig van 1.200 × 2,5 = 3.000 N (de standaardwaarde). Let op: dit is de resultante kracht, dus motorkracht min luchtweerstand en rolweerstand.
Gewicht. Een persoon van 70 kg weegt 70 × 9,80665 = 686,5 N op aarde, maar 70 × 1,62 = 113,4 N op de maan. Hun massa is in beide gevallen 70 kg.
Wrijving. Een blok dat met een normaalkracht van 200 N op een oppervlak drukt en μ = 0,4 voelt 0,4 × 200 = 80 N wrijving. Voor een blok van 10 kg op vlakke grond met μ = 0,4 is f = 0,4 × 10 × 9,80665 = 39,23 N.
Resultante kracht. Trek met 10 N naar rechts, 6 N omhoog en 4 N naar links. De x-componenten tellen op tot 10 − 4 = 6 N en de y-componenten tot 6 N, dus de resultante is √(6² + 6²) = 8,485 N onder 45°. Heeft het voorwerp een massa van 2 kg, dan is de versnelling 8,485 ÷ 2 = 4,243 m/s² in diezelfde richting.
Wrijvingscoëfficiënten
| Oppervlakken | Statisch μs | Glijdend μk |
|---|---|---|
| Rubber op droog beton | 1,0 | 0,7 |
| Hout op hout | 0,5 | 0,3 |
| Staal op staal (droog) | 0,6 | 0,3 |
| Schoenen op ijs | 0,1 | 0,05 |
| Teflon op staal | 0,04 | 0,04 |
Benaderde waarden uit OpenStax University Physics, Volume 1, tabel 6.1. Echte coëfficiënten variëren met de staat van het oppervlak.
Veelgemaakte fouten
- Eén kracht gebruiken in plaats van de resultante kracht. In F = ma is F de vectorsom van alle krachten. Een duw van 50 N tegen 50 N wrijving geeft nul versnelling.
- Massa en gewicht door elkaar halen. Massa is in kilogram en verandert niet; gewicht is een kracht in newton en hangt af van g. Een weegschaal die kilogram aangeeft, meet in feite gewicht en deelt door g.
- Gewicht gebruiken als normaalkracht op een helling of bij trekken onder een hoek. De normaalkracht wijkt dan af van mg; gebruik de Inclined Plane Calculator voor hellingen.
- μ zien als eigenschap van één voorwerp. Die hoort bij een paar oppervlakken.
Veelgestelde vragen
- Hoe bereken je kracht?
- Vermenigvuldig massa met versnelling: F = ma. Een voorwerp van 5 kg dat versnelt met 3 m/s² heeft een resultante kracht van 15 N nodig. Als meerdere krachten werken, tel je ze eerst op als vectoren en gebruik je de resultante kracht die daaruit komt.
- Wat is een newton?
- Eén newton is de kracht die een massa van 1 kg een versnelling van 1 m/s² geeft, dus 1 N = 1 kg·m/s². Vlak bij het aardoppervlak is dat ongeveer het gewicht van een kleine appel, ongeveer 100 g.
- Wat is het verschil tussen massa en gewicht?
- Massa meet hoeveel materie een voorwerp bevat en is overal hetzelfde. Gewicht is de zwaartekracht op die massa, W = mg, dus het verandert met de plaats. Dezelfde persoon van 70 kg weegt ongeveer 686,5 N op aarde en 113,4 N op de maan.
- Hoe vind je de resultante kracht uit meerdere krachten?
- Splits elke kracht in x- en y-componenten (F cos θ en F sin θ), tel alle x-componenten op en alle y-componenten, en combineer de twee sommen met de stelling van Pythagoras. De richting is atan2 van ΣFy over ΣFx.
- Wat betekent een resultante kracht van nul?
- Het voorwerp is in evenwicht: het blijft in rust of beweegt met constante snelheid. Een resultante van nul betekent niet dat er geen krachten werken, alleen dat ze elkaar opheffen. De calculator meldt dit geval expliciet.
- Hoe reken ik pondkracht om naar newton?
- Vermenigvuldig met 4,448222: 1 lbf is het gewicht van een massa van één pond bij standaard zwaartekracht, 0,45359237 kg × 9,80665 m/s². Een kilogramkracht is precies 9,80665 N. De eenhedenmenu's doen deze omrekeningen voor je.