# 5. Vermogen en rendement

## Energiegebruik

Apparaten die energie omzetten zoals bijvoorbeeld een mens, auto of een lamp hebben een bepaald vermogen. Vermogen is de hoeveelheid energie die een apparaat opneemt per tijdseenheid. In de natuurkunde wordt voor vermogen het symbool P gebruikt met de eenheid watt (W). Hierbij is goed te weten dat 1 watt gelijk is aan 1 joule per seconde (J/s).

Het vermogen berekenen gebeurd door de toegevoerde energie of arbeid te delen door de tijd.

of

P | vermogen in watt (W) of joule per seconde (J/s)
E | energie in joule (J)
W | arbeid in newtonmeter (Nm) of Joule (J)
t | tijd in seconde (s)

## Rendement

Een apparaat zet een energievorm om naar een aantal andere energievormen. Idealiter zet een apparaat alle toegevoerde energie om naar de gewenste vorm van energie. In de praktijk komt dit niet voor. Bij veel apparaten zoals een automotor worden fabrikanten uitgedaagd het apparaat door te ontwikkelen zodat deze een steeds groter deel van de toegevoerde energie omzet naar de nuttige energievorm.

Een oudere versie van een auto vervoert je bijvoorbeeld 13 km per 1 liter benzine. De volgende versie haalt 15 km per 1 liter benzine.

Het percentage van de toegevoerde energie die omgezet wordt naar nuttige energie wordt het rendement genoemd. Hoe hoger het rendement hoe meer de toegevoerde energie naar de gewenste energie wordt omgezet.

Het rendement kan worden berekend met:

η | rendement in %
Enuttig | nuttige energie in joule (J)
Ein | toegevoerde energie in joule (J)

Het rendement kan ook worden berekend met behulp van het vermogen. Deze berekening verschilt nauwelijks van de bovenstaande. Bij vermogen rekenen we ook met energie, maar hierbij in de tijd van 1 seconde.

η | rendement in %
Pnuttig | nuttige vermogen in watt (W)
Pin | toegevoerde vermogen in watt (W)

## Vermogen en snelheid

Bij auto's wordt de maximale prestatie van de motor vaak in paardekracht (PK) aangegeven. Deze eenheid is een verouderde eenheid. Er wordt daarnaast dan ook meestal een maximale vermogen in kilowatt (kW) aangegeven.

Met dit maximale vermogen wordt aangegeven hoeveel arbeid de motor kan leveren per seconde. We zien dit terug in de vergelijking:

Arbeid (W) kan vervolgens worden uitgedrukt in:

Door deze vergelijkingen te combineren, ofwel substitueren ontstaat de vergelijking:

-->

Het element kennen we uit de vergelijking voor snelheid:

Dit maakt dat we tot een vergelijking komen met vermogen, kracht en snelheid:

P | nuttige vermogen in watt (W)
F | kracht in newton (N)
v | snelheid in meter per seconde (m/s)

Met deze vergelijking is het mogelijk bijvoorbeeld de motorkracht te bepalen op topsnelheid bij een bekend nuttig vermogen.

Afbeelding van Toby Parsons via Pixabay