'Macht' is een van de vele termen die losjes worden gebruikt in het dagelijkse discours en die een heel specifieke betekenis heeft in de natuurkunde. Anderen omvatten kracht, massa, energie, stroom - de lijst is bijna eindeloos.
In de natuurkunde is kracht eenvoudigweg energie per tijdseenheid, of als alternatief, arbeid per tijdseenheid, aangezien arbeid en energie in dezelfde eenheden worden uitgedrukt: meestal joules (J), wat de SI of standaard internationale eenheid is, maar ook ergs of, in berekeningen waarbij warmte wordt overwogen, calorieën of BTU. Energie is op zijn beurt het product van kracht en afstand. Kracht, de SI-eenheid waarvoor de newton is, is het product van massa en versnelling.
Dit alles is echter slechts achtergrond. Soms moet je kracht uitdrukken in termen van warmte door deze verschillende eenheden in de tijd te koppelen, met vermenigvuldiging of deling. Watts naar BTU is een voorbeeld van een dergelijke conversie.
Basisafleidingen
Kracht, zoals opgemerkt, is het product van massa en versnelling:
F=ma
Hier, in het SI-schema, heeft kracht eenheden van Newton, wordt massa uitgedrukt in kilogram en wordt versnelling gemeten in meter per seconde kwadraat, of m/s2.
Wanneer een kracht op een object inwerkt en ervoor zorgt dat het beweegt, is het product van de uitgeoefende kracht en de afstand die het object verplaatst de energie die nodig is om de klus te klaren. De SI-eenheid, de joule, kan worden uitgedrukt om sommige berekeningen te vereenvoudigen als een newtonmeter.
Ten slotte levert de energie-output per tijdseenheid vermogen op. Wederom vasthouden aan SI-eenheden, joules gedeeld door seconden wordt teruggebracht tot een andere SI-eenheid, de watt. Dus 1 watt (W) is één joule energie die in één seconde wordt verbruikt (1 J/s).
Energie en kracht in de dagelijkse wereld
Wanneer u een verwijzing tegenkomt naar het vermogen van bijvoorbeeld een auto, ziet u een formele verklaring van het vermogen van de motor van die machine. 1 pk (pk) is gelijk aan 745,7 watt. Aangezien het aantal pk's van motorvoertuigen meestal in de honderden loopt, kun je dat zien, voor elke dag doeleinden, een watt, en bij uitbreiding een joule, is niet een erg grote hoeveelheid vermogen of energie respectievelijk.
Als voorbeeld is 1 joule ongeveer de hoeveelheid energie die nodig is om een object van 100 gram (0,1 kg) op te tillen, zoals als een appel, 1 meter omhoog tegen de zwaartekracht in, in de tegenovergestelde richting van het uitgevoerde werk.
BTU-uitgang
De BTU, een afkorting voor British Thermal Unit, wordt gedefinieerd als de hoeveelheid warmte (energie) die nodig is om de temperatuur van 1 pond water met 1 graad Fahrenheit te verhogen. Dit introduceert een complicatie in de meeste natuurkundige problemen, waarbij massa wordt gemeten in kilogram (of verschillende machten van tien kilogram) en graden worden gemeten in Celsius, ook wel Celsius genoemd. 1 BTU komt overeen met 1055.056 joule, of equivalent, 1 BTU = 1055.056 watt-seconden.
Warmteafgifte
Soms is het handig om de warmtedissipatie van het stroomverbruik in een thuis- of kantooromgeving te berekenen. Nutsbedrijven meten de hoeveelheid energie die een installatie verbruikt, vaak per maand, in kilowattuur, of kWh. Onthoud dat vermogen energie per tijdseenheid is, dus energie is vermogen vermenigvuldigd met multi tijd. Hulpprogramma's gebruiken kilowatt maal uur in plaats van de SI-eenheid van watt maal seconden, of joule, om de getallen gebruiksvriendelijker te maken.
De meest fundamentele omrekening tussen een meting van watt, met name kWh, en BTU is:
1 kWh = 3.412 BTU
Omdat de eenheden van watt en BTU verschillend zijn, moet u beslissen over welk tijdsbestek u deze hoeveelheden wilt relateren. Zie de gekoppelde RapidTables-pagina (onder Bronnen) voor meer voorbeelden.