Macht definiëren in de natuurkunde

avid_creative / Getty Images

Vermogen is de snelheid waarmee werk is gedaan of energie wordt in een tijdseenheid overgedragen. Het vermogen neemt toe als er sneller wordt gewerkt of als energie in minder tijd wordt overgedragen.

Vermogen berekenen

De vergelijking voor vermogen is P = W/t

• P staat voor vermogen (in watt)
• W staat voor de hoeveelheid werk (in Joules) of verbruikte energie (in Joules)
• t staat voor de hoeveelheid tijd (in seconden)

In calculustermen is macht de afgeleide van werk ten opzichte van tijd. Als het werk sneller wordt gedaan, is het vermogen hoger. Als het werk langzamer wordt gedaan, is het vermogen kleiner.

Aangezien werk is kracht maal verplaatsing (W=F*d), en snelheid is verplaatsing in de tijd (v=d/t), vermogen is gelijk aan kracht maal snelheid: P = F*v. Meer kracht wordt gezien wanneer het systeem zowel sterk in kracht als snel in snelheid is.

Eenheden van macht

Vermogen wordt gemeten in energie (joule) gedeeld door de tijd. De SI-eenheid van vermogen is de watt (W) of joule per seconde (J/s). Macht is een scalaire grootheid, het heeft geen richting.

Paardenkracht wordt vaak gebruikt om het vermogen van een machine te beschrijven. paardenkracht is een eenheid van macht in het Britse meetsysteem. Het is het vermogen dat nodig is om 550 pond met één voet in één seconde op te tillen en is ongeveer 746 watt.

De watt wordt vaak gezien in relatie tot: gloeilampen . In dit vermogen is het de snelheid waarmee de lamp elektrische energie omzet in licht en warmte. Een lamp met een hoger wattage verbruikt meer stroom per tijdseenheid.

Als je de kracht van een systeem kent, kun je de hoeveelheid werk vinden die zal worden geproduceerd, als W=Pt. Als een lamp een vermogen van 50 watt heeft, produceert hij 50 joule per seconde. In een uur (3600 seconden) zal het 180.000 joule produceren.

Werk en macht

Als je een mijl loopt, verplaatst je aandrijfkracht je lichaam, wat wordt gemeten terwijl het werk is gedaan. Wanneer u dezelfde mijl rent, doet u dezelfde hoeveelheid werk, maar in minder tijd. De hardloper heeft een hoger vermogen dan de rollator en levert meer watt. Een auto met 80 pk kan een snellere acceleratie produceren dan een auto met 40 pk. Uiteindelijk gaan beide auto's 60 mijl per uur, maar de 80 pk-motor kan die snelheid sneller bereiken.

In de race tussen de schildpad en de haas had de haas meer kracht en versnelde hij sneller, maar de schildpad deed hetzelfde werk en legde dezelfde afstand in een veel langere tijd af. De schildpad toonde minder kracht.

Gemiddeld vermogen

Bij het bespreken van macht verwijzen mensen meestal naar gemiddeld vermogen, P_gemiddeld. Het is de hoeveelheid werk die in een bepaalde tijdsperiode is verricht (ΔW/Δt) of de hoeveelheid energie die in een bepaalde tijdsperiode wordt overgedragen (ΔE/Δt).

Onmiddellijk vermogen

Wat is het vermogen op een bepaald moment? Wanneer de tijdseenheid nul nadert, calculus is nodig om een ​​antwoord af te leiden, maar het wordt benaderd door kracht maal snelheid.