Basistechnologie 1 – Krachten September 2017 Hielke Kiewiet, Michelle Heijblom (m.heijblom@saxion)

Het doel van deze les is om jullie: Te laten zien waarom een verpleegkundige kennis over technologie en specifiek over krachten nodig heeft; Te laten kennismaken en oefenen met de basis natuurkunde bij krachten en bewegingen.

Waarom technologie? Iedere verpleegkundige krijgt in zijn/haar werk te maken met technologie Dat is niet nieuw Het gat tussen ‘technici’ en ‘zorgprofessionals’ moet kleiner Minder fouten, betere implementaties De zorg, maatschappij en technologie veranderen: Digitale technologie zal een steeds grotere rol gaan spelen Meer ouderen én langer thuis blijven; maar niet meer personeel

Voorbeelden http://www.duurzaammbo.nl/index.php/domotica http://www.robots.nu/zorgrobot/ http://www.clipconsultants.nl/actueel/blog-met-de-tijd-mee http://www.citywheelchairs.com/index.php?cPath=26 http://prodware-healthcare.nl/ https://www.salusi.nl/medische-scans-echo-rontgen-mri-ct-pet/ http://www.futura-sciences.com/magazines/high-tech/infos/actu/d/robotique-premiere-prothese-bras-robotisee-controlee-pensee-43369/ http://portal.ou.nl/web/topic-serious-gaming/home/-/wiki/Main/Voorbeelden%20Serious%20Games

Verpleegkunde en Technologie Expliciet aandacht voor technologie in het verpleegkundeonderwijs, zodat iedere verpleegkundige leert: Technologie te vinden Technologie te vertrouwen Technologie veilig en vaardig te gebruiken Over technologie kan vertellen aan de patiënt Eigen figuur

Opbouw leerlijn technologie Basistechnologie Hoe zit het met de natuurkunde of ICT? Toegepaste technologie Waarvoor en hoe kun je technologie goed gebruiken? Ergonomie Waar let je op bij ontwerp, keuze of gebruik? eHealth Serious games & simulaties domotica ondersteunende technologie medische technologie implantaten & protheses

Meneer Jansen Heup gebroken  naar huis Valgevaarlijk Gebruikt loophulpmiddelen Kennis van krachten is hierbij van nut: Basistechnologie Toegepaste technologie  Hoe kunnen domotica en ondersteunende technologie voor meneer Jansen van nut zijn? Ergonomie  Hoe kan de verpleegkundige in de thuissituatie ergonomisch te werk gaan? En hoe gebruikt meneer Jansen zijn ondersteunende technologie/hulpmiddelen ergonomisch?

Leerdoelen Kennismaken en oefenen met de basis natuurkunde bij krachten en bewegingen. uitleggen wat een kracht is en waarom deze kennis van belang is bij tillen en bewegen; de invloed van meerdere rechtlijnige krachten op de beweging en stabiliteit van een voorwerp (of lichaam) uitrekenen; eenvoudige praktische vraagstukken met de begrippen 'moment', 'steunvlak', 'zwaartepunt', 'hefboom', en 'wrijvingskracht'  oplossen in de context van beweging, stabiliteit en tilbelasting.

Wat is een kracht? Kennisclips bekeken? Kennisclip  werkcollege (kennis van kennisclip wordt als bekend verondersteld). Ga naar www.kahoot.it en volg de aanwijzingen op het scherm

Wat is een kracht? Een kracht (F) kan een voorwerp van snelheid, richting of vorm veranderen De eenheid van kracht is Newton (N) Verschillende soorten krachten Duwkracht Trekkracht Wrijvingskracht Zwaartekracht .. Opdracht 1: Zoek zelf naar voorbeelden waar je als verpleegkundige met krachten te maken krijgt Ca. 3 minuten zelf zoeken. Voorbeelden achter de hand hebben:

Voorbeelden Hier heb ik de exacte bronnen niet meer van. http://rolstoelscootmobiel.nl/rolstoel www.ergonomiesite.be www.pronkergo.nl shop.medifix.nl www.vegro.nl Elsevier gezondheidszorg

Krachten Een kracht wordt vaak weergegeven met een vector (pijl). Grootte, richting, aangrijpingspunt De grootte van de vector geeft de grootte van de kracht aan. Gebruik een krachtenschaal, bv 1 Newton = 1 cm. De richting van de vector geeft de richting van de kracht aan. Het aangrijpingspunt geeft aan op welk punt de kracht precies werkt Zit altijd tussen twee voorwerpen. 60 N 20 N www.4nix.nl (beide figuren)

Opgave 2 Teken bij de volgende situaties zelf enkele krachten in: Ca 5 minuten Plaatjes Deventer Ziekenhuis Arbocatologus vvt Handimove

Bijvoorbeeld Plaatjes Deventer Ziekenhuis Arbocatologus vvt Handimove Ca 5 minuten Plaatjes Deventer Ziekenhuis Arbocatologus vvt Handimove

Vereenvoudigen en krachten tekenen Je kunt een situatie vaak vereenvoudigen Opdracht 3: Teken zelf een rolstoel waar je tegen duwt, met iets of iemand erop. Teken daarin Duwkracht (400 N) Wrijvingskracht (150 N) Luchtkracht met wind tegen (100 N) Zwaartekracht (massa rolstoel + persoon =60 kg) Fduw Flucht Ca 5 minuten tekenen Ca 5 minuten krachten intekenen Eigen plaatje Fw Luchtkracht=>FLucht Wrijvingskracht=>Fw Duwkracht => Fduw 100 N 150 N 400 N 1 cm 1,5 cm 4 cm

Zwaartekracht & massamiddelpunt De zwaartekracht is de kracht die de aarde uitoefent op een voorwerp Grootte  afhankelijk van: de massa ‘m’ van het voorwerp in kg De valversnelling ‘g’ (9.81 m/s2) F=𝑚𝑔 Richting  loodrecht naar beneden Aangrijpingspunt  massamiddelpunt Het gemiddelde van de gewichtsverdeling Homogeen voorwerp  in het geometrische midden Een zwaartepunt zit niet altijd in het midden Een zwaartepunt kan ook buiten het voorwerp liggen! www.4nix.nl Schematische plaatjes: zelf gemaakt ? Plaatje massamiddelpunt: www.4nix.nl

De rolstoel: zwaartekracht Grootte: 𝐹=𝑚𝑔 Massa ‘𝑚’ persoon + rolstoel = 60 kg Valversnelling 𝑔 =9,81 𝑚/𝑠2 𝐹=𝑚𝑔⇒60∗9,81=589 𝑁 Richting: Loodrecht naar beneden Aangrijpingspunt: (in dit geval een schatting) Ongeveer ter hoogte van de heupen Fduw Flucht Fw Fz

Krachten optellen Krachten die in dezelfde richting werken kun je bij elkaar optellen of van elkaar aftrekken. De nettokracht (of resulterende kracht) is de som van alle krachten die op een voorwerp werken. Als de krachten even groot zijn en tegengesteld gericht, is de nettokracht gelijk aan nul Krachtenevenwicht

Opgave 3c Wat is de nettokracht (en in welke richting beweegt de rolstoel)? Fz≈600N Frechts= 400-150-100=150 N Fduw Flucht Fduw=400 N Fz=~600 N Fw=150 N Flucht=100 N Fw Fz

Drie wetten van Newton Massa is traag: Als er geen nettokracht is  geen snelheidsverandering Als er een nettokracht is  verandering in snelheid, richting of vorm 𝐹=𝑚 ∙𝑎 Actie = - reactie http://aaronmichieldriesnewton.weebly.com/wetten-van-newton.html

Eerste en tweede wet van Newton (massa is traag) Geen resulterende kracht (nettokracht) = geen verandering in beweging. F=0  a=0  geen versnelling  geen verandering in snelheid Krachtenevenwicht Resulterende kracht (nettokracht) betekent verandering in snelheid 𝐹=𝑚∙𝑎 F=grootte van de kracht in Newton (N) m= massa van het voorwerp in kg a= versnelling in m/s2 F>0  a>0  versnelling  toename in snelheid. Resulterende kracht: De nettokracht in een bepaalde richting Alle krachten bij elkaar opgeteld Vaak weergegeven als Fres

Wat gebeurt er met de rolstoel? Fres=150 N: 𝐹=𝑚∗𝑎  150=60 𝑎  𝑎 =150/60 =2.5 𝑚/𝑠2 Als je met deze kracht blijft duwen, gaat hij steeds sneller! http://nieuws.org/2016/11/rolstoel-tricks/

Eerste en tweede wet van Newton Rolstoel/bed/fiets: Op gang brengen kost kracht  versnelling nodig: Fres>0 Opgave 4: Beredeneer wat er gebeurt als je minder kracht levert: Net genoeg om de tegenwerkende krachten (wrijvingskracht en luchtkracht) op te heffen: Fres= 0  a = 0 (geen versnelling) de rolstoel beweegt met constante snelheid Minder dan de tegenwerkende krachten: Fres < 0  a<0 (vertraging) De rolstoel vertraagt en komt uiteindelijk stil te staan.

Derde wet van Newton Actie = - reactie Als je ergens een kracht op uitoefent, oefent het ‘voorwerp’ dezelfde kracht op jou uit. Tegenhanger zwaartekracht is normaalkracht. Figuren: www.wetenschapsschool.nl

www.4nix.nl

Opdracht 5: Maak de volgende opgaven Teken de volgende krachten op een voorwerp met een krachtenschaal van 1 cm ≙ 50 N van: 250 N naar links 300 N naar rechts 125 N omhoog 90 N omlaag Bereken de zwaartekracht wanneer m=25 kg m=350 kg m=1025 kg m=10 g De motor van een auto levert een kracht van 8000 N. De auto ondervindt een luchtweerstand van 1250 N en wrijvingsweerstand van 400 N. Bepaal de nettokracht. Jan is op zoek naar een nieuwe auto. Deze moet snel zijn en veel power hebben. Uiteindelijk heeft Jan 2 auto’s gezien die hij interessant vindt. Een auto met een massa van 1510 kg; Een auto met een massa van 1110 kg. De kracht die de motoren leveren is even groot. Welke auto zal de grootste versnelling hebben? En waarom? Opdracht 5: Maak de volgende opgaven F=m*g  25 * 9.81 =245 N .. F=m*g  0.010 * 9.81=0.1 N 8000-1250-400=6350 N F=m*a. F blijft gelijk. Als de massa m dus groter is, moet a kleiner zijn. De tweede auto heeft een grotere versnelling

Steunvlak en evenwicht ‘Het steunvlak is de plaats waar de reactiekracht aangrijpt’ Het steunvlak is het vlak dat tussen de contactpunten met de ondergrond ligt. Het steunvlak is ook belangrijk om evenwicht te definiëren. Een voorwerp is ‘in evenwicht’ als de projectie van het massamiddelpunt binnen het steunvlak valt. http://www.voltige.nl/training/training_biomechanica.html Hier filmpje vier bij? Plaatjes: www.voltige.nl/training/training_biomechanica.html Arbocatologus vvt

Moment We hebben het gehad over bewegingen in één richting Eenparige rechtlijnige bewegingen Translaties Een kracht kan ook een draaibeweging veroorzaken. De benodigdheden: Rotatiepunt Kracht (F in N) op afstand (d in m) van het draaipunt Het resultaat: Een moment (M in Nm) 𝑀=𝐹∙𝑑 www.hin.be F d

Draaipunt en moment Draaipunt: Vaak het massamiddelpunt kunnen bijvoorbeeld ook wielen van een rolstoel zijn of Het punt waar je met je Engelse sleutel aangrijpt. De afstand ‘d’ (of ‘r’) is de loodrechte afstand van de werklijn van de kracht tot het draaipunt Bij een grotere afstand ‘d’ heb je een kleinere kracht F nodig om hetzelfde moment te krijgen  lastarm d d d F F F

Waarvoor is kennis van momenten nuttig? Bij ver weg dragen (zelfde voorwerp, dus even zwaar)  grotere lastarm (‘d’)  je creëert een groter moment. Dichtbij dragen is ‘beter’. www.hin.be Arbocatologus vvt Fz d

Momenten, draaglast, hefboom Een voorwerp dat draaibaar is om een vast punt Er kunnen verschillende krachten op verschillende afstanden van het draaipunt werken In evenwicht als som van momenten linksom gelijk is aan som van momenten rechtsom. Rogerklaasen.com

Hefboom d Fz d Fz Arbocatalogus vvt

Oefeningen Jos heeft met zijn Volkswagen een klapband gekregen. Met een momentsleutel van 0.4 meter draait hij de bouten los. Hiervoor heeft hij een moment nodig van 120 Nm Hoeveel kracht moet Jos uitoefenen? Zal Jos meer of minder kracht moeten zetten, als hij een langere momentsleutel gebruikt? En waarom? Een student wil een feestje houden en heeft hiervoor een paar potten knakworst gekocht. Een pot krijgt hij niet open. Met een potopener lukt dit wel. Deze is 0.15 meter lang. Van welk natuurkundig verschijnsel maakt de student gebruik? Om de deksel te openen is een moment van 2Nm nodig. Hoeveel kracht moet de student uitoefenen? 1a. M=F*d  120=F*0.4  F=120/0.4=300N 1b. Bij een langere moersleutel wordt d groter en heb je een kleinere kracht F nodig. 2a. Van het natuurkundig verschijnsel ‘moment’ 2b. M=F*d 2=F*0.15  2/0.15=F=13N

Terugkoppeling Kennismaken en oefenen met de basis natuurkunde bij krachten en bewegingen. uitleggen wat een kracht is en waarom deze kennis van belang is bij tillen en bewegen; de invloed van meerdere rechtlijnige krachten op de beweging en stabiliteit van een voorwerp (of lichaam) uitrekenen; eenvoudige praktische vraagstukken met de begrippen 'moment', 'steunvlak', 'zwaartepunt', 'hefboom', en 'wrijvingskracht'  oplossen in de context van beweging, stabiliteit en tilbelasting.

Literatuur bij dit college (en voor de toets) Kennisclips Natuurkunde in je pocket: hoofdstuk 11 en paragraaf 12.2