Fysische grootheden en eenheden
Eenheden in de natuurkunde kunnen voor de afdeling mechanica teruggebracht worden tot Kracht in Newtons, ruimte in meters, massa in kilogram en tijd in seconden. De kilogram kan echter ook teruggebracht worden tot N, m, s. Er zijn dus maar drie fundamentele eenheden. Voor de electrotechniek worden de N,m,s uitgebreid met electrische lading in coulomb C, die ook eens teruggebracht zal worden tot dezelfde drie eenheden, die samen staan voor tijdruimte en kracht. Inhoud- Eenheden algemeen
- Eenheden mechanica
- Harmonische mechanische trilling
- Fysische constanten
- Electrotechnische grootheden
- Electromagnetische straling
- Dielectrische verplaatsing
- Electromagnetisme
- Compton golflengte
- G -factor
- Gyromagnetische verhouding
- Hall-effect
- Magnetisch "baan"moment
- Planck constanten
- Onzekerheidsrelatie
- Grieks alfabet
- Voorzetsels voor orde van grootte van getallen
- Omrekeningstabel: Druk in technische(At), atmosferische(atm) en Pounds per square inch (psi)
- Omrekeningtabel stelsel:meter, kilogram,seconde naar stelsel: inch, pound, seconde en vice verca
Eenheden algemeen
| Begrip | Symbool | Eenheid | Toelichting |
|---|---|---|---|
| Volume | Vol | m³ | ---- |
| Soortelijk volume | Sv | m³/Kg | Hoewel we de Kg kunnen herleiden tot Ns/(m/s) en een weerstand tegen toestand-verandering blijkt, blijven we voor de duidelijkheid met kg als eenheid werken |
| Soortelijke massa | Sm | Kg/m³ | ---- |
| Soortelijk gewicht | Sg | N/m³ | ---- |
Eenheden mechanica
| Begrip | symbool | Eenheid | Toelichting |
|---|---|---|---|
| kracht | K | Newton N | K=M.a→ Kracht is massa x versnelling → a=V/t → Kt=MV → K=MV/t→ kracht is impuls per seconde. t=1/f → K=MVf→ kracht is de frequentie van de impuls, bijvoorbeeld aantal slagen per seconde van de pneumatische hamer |
| lengte | L | meter m | Meter staat voor ruimtelijke afstanden |
| druk-spanning | Pascal-Pa | N/m² | 1Pa=1N/m² ;1MPa (megaPascal)=10↑6N/m² =1N/mm² |
| tijd | t | seconde s | ---- |
| Massa | M | kilogram kg | K=Ma→ M is ook te lezen als weerstandscoefficient tegen toestandsverandering→ M=K/a=(Ns/m/s)]. Eenheid van massa (1 kg) is de eenheid van impuls (1 Ns) per eenheid van snelheid (1 m/s) |
| Snelheid | V | m/s | ---- |
| Versnelling | a | m/s² | ---- |
| Aktie | H | Nms | Actie H=KLt=Nms is energie KL maal aktietijd t of impuls MV maal aktieweg L. Bij een snelle aktie is een klus geklaard met veel energie in weinig tijd. bij een langzame aktie is dezelfde klus geklaard met weinig energie in veel tijd |
| Energie | E | Nm | Energie E is kracht maal weg |
| vermogen | P | Nm/s | Vermogen P=E/t =Nm/s is de energie per seconde |
| Impuls | I=MV | Ns | MV=Kt |
| Standaard valversnelling | g=9,807 | m/s² | Zwaartekracht op 45 graden noorderbreedte |
Harmonische mechanische trilling
| Begrip | Eenheid | toelichting |
|---|---|---|
| Trillingstijd T | s | T=2π√M/b |
| Frequentie γ | 1/s | γ=1/T |
| Golflengte λ | m | λ=T.v |
| Amplitude A | m | ---- |
| Energie E | Nm | E=½bA², b is de elastische bindingsterkte van het trillend voorwerp met een vast punt en M is zijn massa |
Fysische constanten
| Begrip | Eenheid | toelichting |
|---|---|---|
| Volume ideaal gas, Vm | Vm=22,414 dm³ /mol | Volume van 1 mol ideaal gas bij standaard druk en temperatuur (101325 Pa en 273.15 graden K) is voor alle ideaal gassen gelijk |
| Gasconstante (molaire) | R= 8,314 J/(mol.K) | (Molaire)gasconstante is de constante R in de algemene gaswet. PV= n R T, waarin p de druk, V het volume, n het aantal mol en T de absolute temperatuur van het gas is. R = 8,314 J/(K. mol). Gasconstante is ook gedefinieerd als Boltzmannconstante k maal constante van Avogadro NA |
| Boltzmann constante k | k=R/NA) = 1.381.10↑-23 J/K | Gem. kinetische energie van 1 molecuul is 3/2.k.T (T = absolute temp.). Boltzmann constante is "gasconstante" per molecuul |
| Gravitatieconstante G | G=6.674.10-11 Nm²/kg²= m³ /kg.s² | K=G.M1.M2/ r² |
| Atomaire massa eenheid | u = 1,661.10↑-27 kg | Per afspraak geldt u=1/12 massa van de koolstof isotoop C12 |
| Avogadroconstante NA | NA=6.022.10↑23/mol | Aantal deeltjes per mol |
| Bohr magneton μB | (μB = eh/4πme) = 9.274.10↑-24 J/T |
|
| Elementaire lading (e) | e =1.6022.10↑-19 C | Lading electron |
| Circulatiequantum (h/(2me) | (h/(2me)) = 3.64.10↑-4 m²/s. | Geeft aan dat materie niet in kleinere kringen (vortices) met kleinere snelheid kan ronddraaien |
| Fijnstructuurconstante α | α = 0.5μ0ce²/h) = 7.30.10-³ | Fijnstructuurconstante betreft kracht van elektromagnetische interactie tussen geladen deeltjes en fotonen |
| Geleidbaarheidsquantum Go | Go = 2e²/h = 7.748.10↑-5 .S | Kleinste eenheid van geleidbaarheid, wanneer 1 atoom lading overdraagt aan 1 ander atoom |
- RustMassa elektron (me) = 9.10938.10↑-31 kg = 0.510999 MeV/c²
- RustMassa neutron (mn) = 1.674927.10↑-27 kg = 939.565 MeV/c²
- RustMassa proton (mp) = 1.672622.10↑-27 kg = 938.272 MeV/c²
Electrotechnische grootheden
| Begrip | Eenheid | Toelichting |
|---|---|---|
| EnergieE | Joule J | Nm |
| Vermogen P | Watt W | P=U.I; Joule/s is Nm/s |
| Lading Q | Farad F | Wet van Coulomb: kracht F tussen twee puntladingen Q1 en Q2 op onderlinge afstand r is F=Q1.Q2/(4π.ε.r²). Factor ε: diëlektrische constante: ε = εo.εr. Waarin εr de relatieve diëlektrische constante van het medium. Voor vacuüm εr = 1 |
| Stroomsterkte I | Ampere A | C/s;I=U/R |
| Spanning U | Volt V | Nm/C; U=I.R |
| Weerstand R | Ohm Ω | Nms/C²; R=U/I |
| Veldsterkte E | V/m | V/m=N/C ook (Nm/C)/m energie per Coulomb per meter |
| Zelfinductie Henri H | Vs/A=Wb/A | Nm²s/C²? |
| Soortelijke weerstand ro | Ω.m | Nm²s/C²? |
| Electrische geleidingsvermogen G | 1/ Ω.m | C/ Nm²s? |
| Soortelijke geleidingscoefficient 1/ro | ---- | C.A/Nm |
Electromagnetische straling
| Stefan-Boltzmann constante σ | σ = 2π5k4/(15c2h³) = 5.670.10↑-8 W/(m²K↑4) | Een zwart lichaam zendt per seconde en per vierkante meter een hoeveelheid straling uit gelijk aan σ.T↑4 (T = temperatuur in kelvin) |
| Stralingsconstante, eerste c1 | c1 = 2πhc² = 0.374177 f Wm² | ----- |
| Stralingsconstante, tweede (c²) | (c²) = hc/k = 0.014387770 K.m | ----- |
| Maxima | λmax ≈ c²/(4.9651.T), Emax ≈ 1.7163.10↑-13 T5 | Stralingswet Planck (formule) zegt hoeveel straling een zwart lichaam uitzend in een golflengte-gebiedje dλ |
| Lichtsnelheid C | C = 2.998.10↑8 m/s | De snelheid waarmee fotonen zich in vacuum voortbewegen |
| Faraday constante F | F=96485 C/mol | F=NA.q; NA is getal van Avogadro;q de lading van een electron; 1 mol éénwaardige ionen kan F lading transporteren |
| Rydberg constante R∞ | R∞ = 0.5mecα²/h = 1.097.10↑7/m | Frequenties van lijnen in het emissiespectrum van waterstof zijn: γ = R∞1/(n22) - 1/(n12)), met n1 > n2 en n geheel. Voor n2 = 1 ontstaat de Lyman-reeks, voor n2 = 2 de Balmer-reeks, voor n2 = 3 de Paschen-reeks, enz |
Dielectrische verplaatsing
| Begrip | Symbool | eenheden | Toelichting |
|---|---|---|---|
| Dielectrische verplaatsing ε | D | C/cm2 | D=ε.E |
| Dielectrische constante ε | ε | As/Vm | ε=F/m=C/Vm |
| Dielectrische constante εo in luchtledige | εo | 8,85.m↑-12 As/Vm | ----- |
| 8,85.m↑-12 As/Vm | Farad F | C2/Nm | Capaciteit vermogen lading op te slaan(condensator),2 geleiders met lading+Q en -Q waartussen potentiaal verschil V geldt, Capaciteit C=Q/V |
Electromagnetisme
| Begrip | Symboo | Eenheid | toelichting |
|---|---|---|---|
| Magnetische inductie | B | V.s/m2 | N.s/C.m |
| Magnetische veldsterkte | H | A/m | C/m.s |
| Permeabiliteit vacuüm | (μo) = 4π (is 12.566370614).10↑-7 H/m (of N/A²) | ----- | Tussen twee evenwijdige stroomgeleiders werkt een kracht F=μ.I1.I2.d/(2π.r), I is de stroomsterkte, d de lengte van de geleiders, r afstand tussen de geleiders en μ de permeabiliteit van het medium, Opgebouwd uit μ = μo.μr, waarbij μr is de (dimensieloze) relatieve permeabiliteit van het medium. Voor vacuüm is μr = 1. |
| Permittiviteit vacuum | εo = 1/(μ0c² | 8.854187817.10↑-12 F/m | ---- |
| Coëfficiënt van permeabiliteit | μ=B/H | V.s/A.m | N.s²/C² |
| Magnetische flux | Wb(Weber) | V.s | N.m.s/C is actie per Coulomb |
Compton golflengte
| Comptongolflengte (λc) | Als fotonen door bijv. elektronen worden verstrooid, verliezen ze energie, waardoor hun golflente groter wordt | Comptoneffect: Golflengteverschil afhankelijk van (Compton)golflengte van het elektron: Δλ = λc(1-cos θ), θ is de hoek tussen invallende en verstrooide fotonen |
|---|---|---|
| Elektron: | λc,e = h/(mec) | = 2.4263102389.10↑-12 m |
| Neutron: | λc,n = h/(mnc) | = 1.3195909068.10↑-15 m |
| Proton: | λc,p = h/(mpc) | = 1.32140985623.10↑-15 m |
G -factor
| G-factor (g). | Maat voor interactie tussen magnetische spinmoment en locale waarde van extern magneetveld. Vergelijk ook het magnetisch moment | Voor elektron geldt: magnetisch spinmoment μspin = -ge.e/(2me).s, hierin is s de waarde van de spin |
|---|---|---|
| Elektron | ge = -2|μe|/μB | = -2.00231930436153 |
| Neutron | gn = 2μn/μN ] | =- 3.82608545 |
| Proton | gp = 2μp/μN | 5.585694713 |
Gyromagnetische verhouding
| Gyromagnetische verhouding (γ) | Verhouding tussen magnetisch moment en hoekmomentum van een deeltje | Voor een elektron geldt: γe = -e/2me = -μB/hbar |
|---|---|---|
| Elektron: γe | γe= 2|μe|/hbar | γe = 1.760859708.1011 1/(s.T) |
| Neutron: γn | γn= 2|μn|/hbar | γn= 1.83247179.108 1/(s.T) |
| Proton: γp | γp= 2μp/hbar | γp= 2.675222005.108 1/(s.T) |
Hall-effect
Von Klitzing constante (RK = h/e²) = 25812.807 Ω. Quantum Hall-effect bij temperaturen beneden 1 K in een tweedimensionaal elektronengas met hoge mobiliteit (μ > 2/T). Zo'n 'gas' komt voor in een MOS-FET transistor. Er wordt een spanningsverschil gemeten dwars op de stroomrichting als een magneetveld wordt aangelegd over de transistor, loodrecht op het vlak van stroomgeleiding (Hall-effect). Onder deze condities vertoont Hall-spanning, gemeten als functie van de magnetische fluxdichtheid B, stapjes met een constante Hall-spanning. De Hall-weerstand RH is gequantiseerd en is gelijk aan RK/n, waarbij n een geheel getal. Voor bepalen waarde van ohm met behulp van quantum Hall-effect, wordt Von Klitzing constante gesteld op 25812.807 Ω. Symbool: RK-90Magnetisch "baan"moment
| Magnetisch moment (μ) | Een deeltje dat rondtolt heeft een magnetisch moment. Dat kan worden uitgesplitst in een orbitaal magnetisch moment en een magnetisch spinmoment. Voor een elektron is het orbitale magnetische moment μL = -e/(2me)*L, waarbij L is het hoekmomentum | Magnetische spinmoment μs = -ge.e/(2me)*s, waarin s is de grootte van de spin en ge is de g-factor |
|---|---|---|
| Elektron μe | μe = -0.5*geμB | μe = -928.476430.10↑-26 J/T |
| Neutron μn | μn = 0.5*gnμN | μn = -0.96623647.10↑-26 J/T |
| Proton μp | μp = 0.5*gpμN | μp= 1.410606743.10↑-26 J/T |
| Magnetische flux quantum (Φo | = h/(2e)) = 2.067833758.10↑-15 Wb. | Kleinste eenheid van magnetische flux. 1 gedeeld door de Josephson constante |
Planck constanten
| Planck constante h | Planck quantumtheorie | een straler kan alleen energie opnemen of afstaan in quanta ter grootte van hν, waarin ν de sralingfrequentie |
|---|---|---|
| Plancklengte lP | IP= hbar/c.mP | IP= 1.616.10m↑-35 |
| Planckmassa mP | mP= √(hbar.c/G | hbar=h/2π→ mP=√hC/2πG=2,176.10↑-8kg; |
| Plancktijd tP | tP= lP/c | tP = 5.391.10↑-44 s |
| Planckenergie EP | EP= mP.c² | EP= 1.956.10↑9 J |
| Planckdichtheid ρP | ρP= mP/(lP) ³ | ρP = 5.156.10↑93 g/cm³ |
| Plancktemperatuur TP | TP= EP/k) | TP= 1.417.10↑32 K |
Onzekerheidsrelatie
Heisenberg onzekerheidsrelatie: Energie, tijd en plaats kunnen niet nauwkeurigheid worden gemeten. In ΔE.Δt ≥ h/2pi voor energieverschil ΔE invullen de Planckmassa Mp.C². Met de Planck parameters wordt het quantum ruimte-tijd model geconstrueerd. Niet alleen energie en massa zijn gekwantiseerd, ook ruimte en tijd. Natuurkunde beschrijft het universum vanaf tijdstip tP, bij straal lP, temperatuur TP en dichtheid ρPGrieks alfabet
| Naam | Hoofdletter | Kleine letter | Naam | Hoofdletter | Kleine letter | Naam | Hoofdletter | Kleine letter |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Alpha | A | α | Kappa | K | k | Tau | T | τ |
| Beta | B | β | Lambda | Λ | λ | Upsilon | Υ | υ |
| Gamma | Γ | γ | Mu | M | μ | Phi | Φ | φ |
| Delta | Δ | δ | Nu | N | ν | chi | X | x |
| Epsilon | E | ε | Ksi | Ξ | ξ | Psi | Ψ | Ψ |
| Zeta | Z | ζ | Omikron | O | o | Omega | Ω | ω |
| eta | H | η | Pi | Π | π | Theta | Θ | Θ |
| Rho | P | ρ | Iota | I | i | Sigma | Σ | σ |
Voorzetsels voor orde van grootte van getallen
| Getal | Naam | Symbool | Getal | Naam | Symbool |
|---|---|---|---|---|---|
| 10↑-12 | Picojoule | PJ | 10↑+3 | Kilojoule | Kj |
| 10↑-9 | Nannojoule | nJ | 10↑+6 | Megajoule | MJ |
| 10↑-6 | Microjoule | μJ | 10↑+9 | Gigajoule | GJ |
| 10↑-3 | Millijoule | mJ | 10↑+12 | Terajoule | TJ |
| 10-0 | Joule | J | 10↑+15 | Petajoule | PJ |
| ---- | ---- | ---- | 10↑+18 | Exajoule | EJ |
| ---- | ----- | ----- | 10↑+21 | Zettajoule | ZJ |
Omrekeningstabel: Druk in technische(At), atmosferische(atm) en Pounds per square inch (psi)
| Grootheid | Pa | Bar | At | atm | Psi |
|---|---|---|---|---|---|
| 1Pa | ≡1N/m² | 10↑-5 | 1.0197x10↑-5 | 9,8629x10↑-6 | 145.04x10↑-6 |
| 1Bar | 105 | ≡06 dyn/cm² | 1,0197 | 0,98692 | 14.5037744 |
| 1At | 0,980665x105 | 0,980665 | ≡1kp/cm²2 | 0,96784 | 14.223 |
| 1atm | 1.01325x105 | 1.01325 | 1.0332 | ≡ po | 14.696 |
| 1psi | 6.895x103 | 68.984x10↑-3 | 70.307x10↑-3 | 68.046x↑10-3 | 1psi≡1lbf/in2 |
Omrekeningtabel stelsel:meter, kilogram,seconde naar stelsel: inch, pound, seconde en vice verca
| Begrip | MKS eenheid | U.S. eenheid | Begrip | U.S. eenheid | MKS eenheid |
|---|---|---|---|---|---|
| Massa | 1Kg | 2.204 lbm | Massa | 1Lbm | 0,4536 Kg |
| Lengte | 1m | 39.37 inch | Lengte | 1inch | 0,0254 m |
| lengte | 1m | 3.281 feet ft | lengte | 1feet ft | 0.3049 m |
| Kracht | 1N | 0.2248 Lbf | Kracht | 1Lbf | 4,4484 N |
| Spanning of druk | 1Pa=1N/m² | 0,0001450 psi | Spanning of druk | 1Lbf/inch²=1psi | 6895N/m↑=6895Pa |
| Koppel | 1N.m | 8.850Lbf.inch | Koppel | 1Lbf.inch | 0,1130 Nm |
© 2012 - 2024 Custor, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming is vermenigvuldiging verboden. Per 2021 gaat InfoNu verder als archief, artikelen worden nog maar beperkt geactualiseerd.
Het SI-stelsel, natuurkundige eenheden en groothedenIn de natuurkunde noemt men verschijnselen die te meten zijn 'grootheden'. De waarde van een grootheid wordt uitgedrukt…
Eenparige cirkelbeweging: bereken middelpuntzoekende krachtAls een auto door de bocht gaat moet er een kracht op de wielen werken die ervoor zorgt dat hij niet uit de bocht vliegt…
Snelheid: Rekenen met formulesSnelheid zie je overal op verkeersborden, maar ook in de computertaal, kb/sec. Maar snelheid is meer dan alleen dat, bij…
Fahrenheit, Celsius en KelvinEen belangrijk onderdeel van het weerbericht is de verwachting van de temperatuur op een bepaalde dag. Niet alle tempera…
Gerelateerde artikelen
Het SI-stelsel, natuurkundige eenheden en groothedenIn de natuurkunde noemt men verschijnselen die te meten zijn 'grootheden'. De waarde van een grootheid wordt uitgedrukt…
Eenparige cirkelbeweging: bereken middelpuntzoekende krachtAls een auto door de bocht gaat moet er een kracht op de wielen werken die ervoor zorgt dat hij niet uit de bocht vliegt…Wat is druk en hoe bereken je de druk?Wat is nu eigenlijk druk natuurkundig gezien? Hoe kun je dit op een eenvoudige manier uitrekenen? Ook in de meteorologie…
Snelheid: Rekenen met formulesSnelheid zie je overal op verkeersborden, maar ook in de computertaal, kb/sec. Maar snelheid is meer dan alleen dat, bij…
Fahrenheit, Celsius en KelvinEen belangrijk onderdeel van het weerbericht is de verwachting van de temperatuur op een bepaalde dag. Niet alle tempera…Geeft de inkt van mijn markeerstift licht? - fluorescentieHoe komt het dat een spaarlamp vijf tot zes keer meer energie levert dan een gloeilamp? Hoe komt het dat de inkt van een…
Bronnen en referenties
- Prof.Dr.J.A.Prins: Grondbeginselen van de hedendaagse Natuurkunde, uitgever Wolters 1963
- Handbook of chemistry and physics 1967-1968
Reacties
Lol, 04-10-2016
Ik heb een vraag… Ik weet nog steeds niet echt wat grootheid is. Kunt u mij dat nog eens uitleggen?
Reactie infoteur, 06-10-2016
Een grootheid is iets wat je kunt meten.
Bijvoorbeeld: lengte, oppervlakte, tijd, luchtdruk, inhoud en snelheid.
Een eenheid is waar je bovenstaande grootheden in meet.
Bijvoorbeeld: meter, vierkante meter, jaar, hPa liter, liter en km/u.
Sander Kok, 14-09-2016
Ik heb een vraagje…
Wat is in de Natuurkundige Term van Warmte de betekenis van het Symbool: Q?
Ik heb deze informatie nodig voor mijn EindExamen.
Ik hoop er zo snel mogelijk van te horen.
Reactie infoteur, 06-10-2016
Sander,
ik begrijp je vraag niet helemaal!
Q geeft de hoeveelheid warmte aan in de eenheid kcal, zoals E de hoeveelheid energie aangeeft in de eenheid Nm.
Je kan een hoeveelheid (Q) warmte omzetten in energie zoals in de stoommachine. Maar je kan een hoeveelheid energie (E) ook omzetten in warmte; glij maar eens langs een touw naar beneden dan verbrand je je handen (wrijvingsenergie).
M.Vr.Gr.
Henk Koster
Custor (173 artikelen)
Laatste update: 11-10-2015
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Natuurkunde
Bronnen en referenties: 2
Laatste update: 11-10-2015
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Natuurkunde
Bronnen en referenties: 2
Per 2021 gaat InfoNu verder als archief. Het grote aanbod van artikelen blijft beschikbaar maar er worden geen nieuwe artikelen meer gepubliceerd en nog maar beperkt geactualiseerd, daardoor kunnen artikelen op bepaalde punten verouderd zijn. Reacties plaatsen bij artikelen is niet meer mogelijk.