Practicum: Kracht en massa – Newtons tweede wet – Natuurkunde Klas 1 HAVO

In dit practicum voor klas 1 HAVO onderzoek je het verband tussen de resulterende kracht, de massa en de versnelling van een voorwerp. Je laat een wagen versnellen op een luchtkussenbaan of glad tafelblad via een hangend gewicht en meet de versnelling bij variabele kracht en massa.

Leerdoel

Na dit practicum kun je de tweede wet van Newton formuleren (F = m × a), het verband tussen kracht en versnelling (bij constante massa) en tussen massa en versnelling (bij constante kracht) beschrijven en grafisch weergeven, en de eenheid Newton verklaren (1 N = 1 kg·m/s²).

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: HAVO klas 1 | Vak: Natuurkunde | Domein: C1 Kracht en beweging | Kracht, massa, versnelling, Newton, F = ma, resulterende kracht, vrijlichaamsdiagram

Benodigdheden

• Wagen of blokje (≈200 g), luchtkussenbaan of glad tafeloppervlak
• Vislijn, katrol (aan tafeleinde), hanggewichten (50 g, 100 g, 150 g, 200 g)
• Lichtpoortje + datalogger of stopwatch + meterstok
• Analytische balans

Achtergrondinformatie

Newtons tweede wet: F = m × a (in N, kg, m/s²). De resulterende kracht op een systeem (wagen + touw + hanggewicht) bepaalt de versnelling. Als de luchtverstand en wrijving verwaarloosbaar zijn, is F_res = m_hang × g (het hanggewicht), en a = F_res / m_totaal. Versnelling meting via s = ½ a t² (bij start vanuit rust), dus a = 2s / t².

Werkwijze

Deel A – Kracht varieert, massa constant

1. Weeg de wagen: m_wagen. Hang successievelijk 50, 100, 150 en 200 g aan het touw. Houd de totale massa gelijk door massa van de wagen aan te passen (verschuiven gewichten).
2. Meet de versnelling bij elke kracht: laat de wagen los en meet de tijd t om afstand s = 40 cm te doorlopen. Bereken a = 2s/t².

Deel B – Massa varieert, kracht constant

1. Gebruik een vaste hangmassa van 100 g. Voeg extra gewichten toe aan de wagen: m_wagen = 200, 300, 400, 500 g.
2. Meet versnelling bij elke wagenmassa. Bereken a = 2s/t².

Meettabel Deel A (m_totaal = 400 g = 0,400 kg, s = 0,40 m)

Verwerkingsvragen

1. Teken het a-F-diagram (Deel A). Welk verband zie je? Wat is de helling?
2. Teken het a-1/m-diagram (Deel B). Verklaar waarom je 1/m op de x-as zet.
3. Een auto (m = 1200 kg) versnelt met a = 2,5 m/s². Bereken de resulterende kracht.

Uitwerking

V1: Het a-F-diagram toont een rechte lijn door de oorsprong: a is recht evenredig met F (bij constante massa). De helling = a/F = 1/m_totaal = 1/0,400 = 2,5 m/s² per N. Dit bevestigt F = m × a → a = F/m.

V2: Uit F = m × a volgt a = F × (1/m). Bij constante F is a recht evenredig met 1/m. Door 1/m op de x-as te zetten krijg je een lineair verband (rechte lijn door oorsprong), wat grafisch eenvoudiger te analyseren is dan de hyperbool van a vs. m.

V3: F = m × a = 1200 × 2,5 = 3000 N.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert luchtkussenbanen, dataloggers met lichtpoortjes, wagensets en hanggewichtensets voor mechanica-praktika in het voortgezet onderwijs.

Bekijk het assortiment natuurkunde of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.