Fysica/Arbeid energie vermogen

Kracht

Een kracht is een natuurkundige grootheid waardoor in een lichaam (natuurkunde) een spanning of druk ontstaat of die een lichaam doet versnellen. Kracht is een vectorgrootheid, dus met een grootte en een richting.

Kracht als oorzaak van verandering van bewegingstoestand

Via massa is de kracht die wordt uitgeoefend op een zeker lichaam met constante massa direct gerelateerd aan de versnelling van dat lichaam:

$F=m.a$

Hierin is:

F: Kracht (N) m: Massa (kg) a: Versnelling (m/s2)

Arbeid geleverd door een constante kracht

$W=F.\Delta x$

Hierin is:

F: Kracht (N) x: Afgelegde weg (m)

Vermogen

Vermogen is een grootheid die de arbeid per tijdseenheid voorstelt. In formulevorm:

$P={\frac {\Delta E}{\Delta t}}$

Hierin is:

P: het vermogen (W) E: de energie of arbeid (J) t: de tijd (s)

Energie

Energie is het vermogen om arbeid te verrichten. Natuurkundig gezien heeft ieder systeem een zekere energie. Energie is een zeer abstract begrip. De energie van een systeem wordt vaak uitgedrukt als de som van een aantal bijdragen van energie die op verschillende manier is opgeslagen. Energie is een toestandsfunctie, dat wil zeggen dat de hoeveelheid energie die in een systeem is opgeslagen niet afhankelijk is van de historie van het systeem: Een glas water van 50^oC dat juist is opgewarmd vanaf kamertemperatuur heeft dezelfde energie als zo'n zelfde glas water dat net vanaf het kookpunt is afgekoeld.

De SI eenheid voor energie is de joule. 1 joule is de hoeveelheid energie die nodig is om 1 meter lang een kracht van 1 Newton op een voorwerp uit te oefenen.

Energievormen

Energie kan voorkomen in verschillende vormen, bijvoorbeeld warmte-energie en zonne-energie.

Omzetting van energie

Een windmolen zet kinetische energie om in elektrische energie

In veel processen worden energieën van verschillende soorten in elkaar omgezet. Zo wordt in een gaskachel de chemische energie in het gas omgezet in warmte. En wanneer een voorwerp valt, wordt zwaartekrachtenergie of potentiële energie omgezet in bewegingsenergie of kinetische energie.

Warmte is een laagwaardige vorm van energie, omdat allerlei andere vormen van energie gemakkelijk (dat wil zeggen met een hoog rendement) in warmte zijn om te zetten, terwijl het omgekeerde niet zo gemakkelijk gaat.

Indien energie wordt omgezet in een andere vorm van energie komt er altijd warmte vrij. Een gedeelte van de energie gaat verloren in warmte. Hoe meer warmte er verloren gaat, hoe lager het rendement van de energieomzetting.

Behoud van energie

Wet van behoud van energie

• Energie kan niet verloren gaan of uit het niets ontstaan. Er kunnen alleen omzettingen van energie plaatsvinden.

Een gevolg van de wet van behoud van energie is dat het niet mogelijk is om een experiment te verzinnen dat vanzelf energie genereert; het is dus niet mogelijk dat een apparaat vanzelf gaat draaien en blijft draaien zonder dat van buitenaf energie wordt toegevoerd. Er zijn over de historie zeer veel voorstellen gedaan voor zulke perpetuum mobiles (letterlijk: voortdurend bewegend), maar uitgebreide studie heeft ze allemaal door de mand laten vallen.

---

Voetnoten: