Snelheid: Rekenen met formules

Snelheid zie je overal op verkeersborden, maar ook in de computertaal, kb/sec. Maar snelheid is meer dan alleen dat, bij snelheid hoort ook het afleggen van een bepaalde afstand in een bepaalde tijd. Snelheid kan er niet zomaar zijn, daarvoor moet er eerst een versnelling zijn, en die wordt opgewekt door kracht, maar evengoed afgeremd door kracht. Bij snelheid komt dus meer kijken dan je denkt.

Snelheid

Snelheid betekent het tempo waarmee iets gebeurt, op de computer gebeurt het downloaden met een tempo van bijvoorbeeld 5 kb/sec, een auto rijdt met een snelheid van 50 km/h. De politieagent rent gemiddeld met een tempo van 3,5 m/s. In deze voorbeelden zie je dat er veel verschillende eenheden zijn voor snelheid. In dit artikel wordt alleen de zichtbare snelheid behandeld, zoals m/s en km/h.

Omrekenen

In de natuurkunde rekenen we altijd met m/s als eenheid voor snelheid. Dit doen we, omdat meter per seconde veel preciezer is dan kilometer per uur. In de maatschappij wordt vaak de eenheid km/h gebruikt voor snelheid, daarom is het handig om te weten hoe je m/s naar km/h kunt omrekenen en andersom.

• m/s → km/h = *3,6
• km/h → m/s = :3,6

Het verband tussen snelheid, afstand & tijd

Voor je kunt rekenen met snelheid, afstand en tijd moet je eerst weten welke eenheden en symbolen je moet gebruiken. Voor snelheid gebruik je m/s, afstand meet je in meters en tijd registreer je in seconde. Een andere optie is km/h te gebruiken voor snelheid, voor afstand gebruik je dan automatisch km, en de tijd registreer je dan in uren. De formule die het verband tussen snelheid, afstand en tijd aangeeft, gaat als volgt:

• s = v * t

v staat voor de snelheid in m/s, s voor de afstand in m en t voor de tijd in seconden. Een scooter rijdt bijvoorbeeld 10 m/s, als je dan wilt weten hoeveel meter hij aflegt in 5 seconden dan krijg je s = 10 * 5 = 50 m.

De gemiddelde snelheid

Deze bovenstaande formule geldt alleen bij een constante snelheid, dit betekent dat een voorwerp zich met een constante snelheid voortbeweegt. Als dat niet het geval is dan kun je voor V de gemiddelde snelheid, Vgem, invullen. Dit geeft:

• s = Vgem* t.

Vgem kun je bereken door de begin- + eindsnelheid te delen door 2. Bijvoorbeeld: een scooter rijdt eerst 10 m/s, na een paar seconden rijdt hij 20 m/s. 10 + 20 = 30. 30 : 2 = 15 m/s.

Versnelling

Om op snelheid te komen zul je eerst moeten versnellen. Het verband tussen snelheid, versnelling en tijd kun je ook weergeven in een formule. Snelheid druk je uit in m/s, tijd in seconden en versnelling druk je uit in m/s^2, oftewel meter per seconde per seconde. Met versnelling bedoelen we de stijging van de snelheid per seconde. Het is dus best logisch, bij m/s^2 wordt er bedoeld dat de snelheid per seconde met ... meter per seconde toeneemt. De formule die het verband aangeeft gaat als volgt:

• V = a * t

V staat voor de snelheid in m/s, a voor de versnelling in m/s^2 en t voor de tijd in seconden.

De tweede wet van Newton

Het is misschien raar om met de tweede wet te beginnen, maar als je de tweede wet snapt kun je de eerste wet van Newton makkelijker verklaren. De tweede wet van Newton zegt dat als de netto kracht niet gelijk is aan 0 dat er dan te allen tijde een versnelling of vertraging plaatsvindt. Netto kracht wordt vaak afgekort als Fnetto of Fres, in het algemeen wordt kracht aangeduid door F, het maakt dan niet uit of de kracht vooruit werkt of juist de andere kant op. Kracht wordt altijd in Newton(N) aangeduid, voor de massa wordt altijd Kg gebruikt en voor a wordt altijd m/s^2 gebruikt. De tweede wet van Newton kan worden samengevat in 1 formule:

• F = m * a

Hierbij is F de kracht in Newton(N), m de massa in Kg en a de versnelling in m/s^2.

De eerste wet van Newton

De eerste wet van Newton gaat als volgt: Als F = 0, dan staat het voorwerp stil, of de snelheid is constant. Om dit te verklaren moet je snappen dat er bij een constante snelheid sprake is van een versnelling van 0 m/s^2. Om een versnelling te veroorzaken moet F niet gelijk zijn aan 0, alleen met kracht kun je namelijk een beweging veroorzaken of vertragen. Bij de eerste wet wil je dat er een versnelling is van 0 m/s^2, omdat je een constante snelheid wilt hebben. Om een versnelling van 0 m/s^2 te krijgen moet F nul zijn, want F niet gelijk aan 0 veroorzaakt een versnelling.

Vertraging

Bij versnelling kan ook sprake zijn van een negatief getal, je spreekt dan over vertraging. De verklaring daarvoor is vrij simpel, want bij een negatieve versnelling daalt de snelheid, er is dus sprake van een vertraging.