Pdf downloaden
Pdf downloaden
Vermogen is een natuurkundig begrip dat verschillende betekenissen heeft, afhankelijk van de context en de beschikbare gegevens. Vermogen kan een maat zijn voor hoeveel werk iemand of iets in de loop van de tijd verricht. In een tweede context kan het vermogen worden berekend als een functie van de snelheid (hoe snel je een gewicht in beweging kunt krijgen). Tot slot is elektrisch vermogen het product van spanning en stroom. Als je de context kent en je weet met welke gegevens je moet beginnen, dan kun je de juiste formule kiezen en het vermogen berekenen.
Stappen
-
Bereken het arbeid. In de mechanica is arbeid de hoeveelheid kracht die nodig is om iets over een bepaalde afstand te verplaatsen. De formule voor arbeid is: [1] X Bron
- Om dit concept te begrijpen, beschouwen we een cementblok van 100 kilo. Het over twee meter verplaatsen van dat blok vereist twee keer zoveel arbeid als het verplaatsen van hetzelfde blok over een meter. Dit is ook dezelfde hoeveelheid arbeid die nodig is om een blok van 200 kilo over een halve meter te verplaatsen.
-
Definieer de mechanische kracht. Vermogen is de snelheid waarmee het arbeid in de loop van de tijd wordt uitgevoerd. De basisformule voor het definiëren van vermogen is: [2] X Bron
- Denk nog eens aan het 100 kilo wegende cementblok. Het verplaatsen van dat blok over twee meter in 10 seconden, vereist twee keer zoveel kracht als het verplaatsen van hetzelfde blok over dezelfde afstand in 20 seconden. Het sneller verplaatsen van hetzelfde object vereist meer kracht.
-
Bepaal de eenheden die je gebruikt voor arbeid en vermogen. Je zult arbeid en vermogen over het algemeen weergeven in metrische eenheden, en niet in Imperiale eenheden.
- De Imperiale eenheid voor arbeid is de 'foot-pound'. Dit is het product van de afstand in foot maal de kracht in pounds. De eenheid voor kracht komt voort uit het delen door de tijd, in seconden. De vermogenseenheid is de 'foot-pound per second'. Een meer bekende term is de 'pk', die wordt gedefinieerd als 550 foot-pounds per second. [3]
X
Bron
- De metrische eenheid voor arbeid is een joule. Een joule is gelijk aan één newton-meter, dat is de hoeveelheid arbeid die nodig is om 1 Newton een afstand van 1 meter te verplaatsen. Als je arbeid door de tijd deelt, krijg je vermogen, gemeten in joule per seconde. Dit heet ook wel een Watt. [4]
X
Bron
- De Imperiale eenheid voor arbeid is de 'foot-pound'. Dit is het product van de afstand in foot maal de kracht in pounds. De eenheid voor kracht komt voort uit het delen door de tijd, in seconden. De vermogenseenheid is de 'foot-pound per second'. Een meer bekende term is de 'pk', die wordt gedefinieerd als 550 foot-pounds per second. [3]
X
Bron
-
Verzamel de beschikbare gegevens. Of je nu een natuurkundig probleem in de klas oplost of het daadwerkelijke vermogen berekent van een praktijkvoorbeeld, je moet eerst bepaalde informatie verzamelen. Je kunt de informatie die je nodig hebt vinden door de eenheden te bekijken.
- Stel dat je bijvoorbeeld het volgende probleem wilt uitrekenen: Een leerling die chin-ups doet, tilt zijn lichaam van 60 kilo (600 N) over een afstand van 0,5 m in 2 seconden op. Hoeveel kracht oefent de leerling uit?
- Stel dat je bijvoorbeeld het volgende probleem wilt uitrekenen: Een leerling die chin-ups doet, tilt zijn lichaam van 60 kilo (600 N) over een afstand van 0,5 m in 2 seconden op. Hoeveel kracht oefent de leerling uit?
-
Vermenigvuldig de kracht met de afstand en deel het product door de tijd. Of het nu in het metrisch stelsel of in het Imperiale stelsel is, zodra je de gegevens voor de kracht, de afstand en de tijd hebt verzameld, pas je ze toe op de formule om het mechanische vermogen te vinden.
-
- Omdat 1 paardenkracht gelijk is aan 736 N-m (of 736 Watt), is dit ongeveer gelijk aan een vijfde van een paardenkracht.
Advertentie -
Methode 2
Methode 2 van 3:
Het mechanisch vermogen berekenen als functie van de snelheid
Pdf downloaden
-
Herschrijf de formule voor vermogen. De oorspronkelijke formule voor vermogen richt zich op arbeid, als een kracht maal de afstand, gedeeld door de tijd die het kost om die arbeid te doen. Een andere manier om dezelfde componenten te overwegen is als volgt:
- Door de termen op deze manier te groeperen, zou je moeten herkennen dat een andere manier is om snelheid weer te geven. Daarom kun je concluderen dat:
- Neem een auto van 1000 kilo. Het met een snelheid van 50 km per uur verplaatsen van die auto kost twee keer zoveel vermogen als het verplaatsen van dezelfde auto met een snelheid van 25 km per uur.
-
Keer de eenheden om als dat nodig is. De eenheden van het vermogen worden over het algemeen berekend in Watt (dus Joule/sec. of Newton-meter per seconde -- of in pk's of foot-pounds per seconde. Bedenk dat 1 pk = 550 ft-lb/sec of 736 N-m. Als je situatie of probleem gegevens in verschillende eenheden presenteert, moet je deze omrekenen. Enkele van de meest bruikbare conversiefactoren zijn:
- 1 mijl = 5280 voet
- 1 uur = 60 minuten = 3600 seconden
- 1 kg = 9,8 N (kracht)
- Voor het probleem met de rijdende auto worden de gegevens verstrekt in mijlen, uren en kg. Je moet 50 mijl omzetten in 50*5280=264.000 voet, en uren omzetten in 3600 seconden. Dan kun je het probleem herformuleren als het berekenen van de kracht van het verplaatsen van een auto van 1000 kg met een snelheid van 264.000/3.600 = 73,33 voet per seconde.
-
Vermenigvuldig de kracht met de snelheid. Wanneer je gegevens de juiste eenheden hebben, kun je het vermogen berekenen als het product van de kracht maal de snelheid. Voor het autoprobleem wordt dit:
- Je kunt dit noteren als het vermogen van de auto, of dit omrekenen naar pk's door te delen door 550.
- De motor oefende 266,65 pk uit in het verplaatsen van de auto van 1000 kilo met een snelheid van 75 km/u.
Advertentie
-
Meet de spanning van de schakeling. De spanning van een schakeling is analoog aan de kracht die wordt uitgeoefend in een mechanische beweging. De spanning geeft aan hoeveel elektrische lading door een schakeling wordt geleid. Net zoals het verplaatsen van een zwaar blok cement een grote mechanische kracht vereist, vereist het verplaatsen van een hoge spanning een grote elektrische kracht. Spanning wordt gemeten in eenheden Volt, afgekort V. In vergelijkingen wordt de spanning weergegeven door het symbool E. [5] X Bron
- Als je het schema van een schakeling leest, wordt de spanning ergens op het schema geschreven. Als je een echte schakeling bouwt, is de spanning het vermogen dat afkomstig is van de bron van de batterij. Een enkele 9 volts batterij levert bijvoorbeeld 9 volt aan de schakeling.
-
Meet de stroom in de schakeling. De stroom van een elektrische schakeling is analoog aan de snelheid die in een mechanische beweging wordt toegepast. De stroom geeft aan hoe snel de lading door de schakeling wordt geleid. Stroom wordt gemeten in eenheden die Ampère worden genoemd, afgekort als Ampère of gewoon A. In berekeningen wordt stroom gesymboliseerd door de hoofdletter I. [6] X Bron
- Stroom kan direct worden gemeten met behulp van een ampèremeter. [7] X Bron Als alternatief kan het probleem waar je mee bezig bent eenvoudigweg het aantal Ampère in het circuit aangeven.
- Een voorbeeld: een circuit waardoor een stroom gaat van 4 Ampère, verplaatst de lading twee keer zo snel als een circuit waar een stroom door gaat van slechts 2 Ampère.
-
Definieer elektrisch vermogen. Net zoals vermogen in mechanische zin kan worden gedefinieerd als de hoeveelheid arbeid die in de loop van de tijd wordt verricht, is elektrisch vermogen ook een hoeveelheid arbeid die in de loop van de tijd wordt verricht. Bij elektrisch vermogen is de arbeid die wordt berekend echter de arbeid van het verplaatsen van elektronen door een elektrisch circuit. Een circuit dat meer elektronen beweegt of sneller beweegt zal dus meer vermogen hebben. [8] X Bron
- De eenheid van elektrisch vermogen is de Watt. Het wordt als volgt berekend:
-
Bereken het vermogen van een schakeling. Stel dat een bepaalde elektrische schakeling een stroomsterkte heeft van 6 Ampère en een lading van 18 Volt. Om het vermogen in de schakeling te berekenen, moet je als volgt vermenigvuldigen: [9] X BronAdvertentie
Tips
- Het is essentieel bij arbeid- en vermogensberekeningen dat je de eenheden van je gegevens opschrijft in je berekeningen. Als je merkt dat je bijvoorbeeld met een meter per Newton eindigt, dan merk je dat je hebt gedeeld wanneer je had moeten vermenigvuldigen, want de juiste eenheid is N-m.
Advertentie
Bronnen
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/energy/Lesson-1/Definition-and-Mathematics-of-Work
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/energy/Lesson-1/Power
- ↑ http://whatis.techtarget.com/definition/horsepower-hp
- ↑ http://www.universetoday.com/61490/what-is-a-joule/
- ↑ https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-2/voltage-current-resistance-relate/
- ↑ https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-2/voltage-current-resistance-relate/
- ↑ https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-2/ammeter-usage/
- ↑ https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-2/voltage-current-resistance-relate/
- ↑ https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-2/calculating-electric-power/
Over dit artikel
Deze pagina is 2.399 keer bekeken.
Advertentie
Meld je aan voor de gratis nieuwsbrief van wikiHow!
Je vindt dan elke week handige handleidingen in je inbox.
Meld me aan!
