maandag 5 maart 2018

Belachelijke eenheden

De meeste journalisten snappen niet veel van middelbare school natuurkunde. Daarbij vinden ze het vaak nodig hun onkunde te projecteren op hun lezers en dat leidt tot belachelijke omschrijvingen. Oppervlakken drukken ze uit in voetbalvelden, volumes in Olympische zwembaden, energieverbruik in huishoudens en grote gewichten in olifanten.

Dagobert Duck maakt zijn kapitaal van zes kubieke hectare geld meetbaar met peilschalen in zijn geldpakhuis omdat dit grappig is; niet omdat het een handige manier is om onvoorstelbare hoeveelheden geld bevatbaar te maken, maar misschien juist om te illustreren dat hij onvoorstelbaar veel geld heeft.

Wat is het probleem

Deze stupidificering van de informatie is vaak weinig nauwkeurig en, zelfs als de conversie van en naar fatsoenlijke eenheden wel nauwkeurig is, geeft het een gerede kans op fouten terwijl de begrijpelijkheid er niet echt beter van wordt. Voor meer technische lezers is het contraproductief omdat zij, in gedachten, de omzetting moeten terugdraaien om zich een voorstelling te maken van de grootte. Juist om de kans op fouten te verminderen en rekenwerk eenvoudig te houden is het SI stelsel (Système international d’unités) ontwikkeld.

Ter informatie van de techneuten die het misschien niet zo precies meer weten en de journalisten die hun missers uit het verleden, of van die hun collega's willen corrigeren volgt hieronder een tabelletje.
GrootheidSI eenheid en afgeleide eenhedenOnzineenheden
Opper­vlakvierkante meter (m2)
hectare (ha), vierkante kilometer (km2)
Voetbalveld (4050 m2 tot 9000 m2)
Volumekubieke meter (m3), of liter (l)Olympisch zwembad (2500 m3; 2 500 000 l, mits de diepte gelijk is aan het minimum van 2 m)
Hoogtemeter (m)Eiffeltoren (312 m - 324 m afhankelijk van de antennes op de top)
Lengte, afstandmeter (m)Omtrek van de aarde (ca. 40 000 km)
Massakilogram (kg)Olifant (3500 kg - 7000 kg)
Gezinsauto (1000 kg - 1600 kg)
Infor­ma­tiebit, byte (B), kilobyte (kB), megabyte (MB), gigabyte (GB), terabyte (TB)
Hiervoor bestaat geen SI eenheid
Audio CD (800 MB)
DVD (2 GB - 8 GB)
Encyclopedie (100 MB - 1 GB)
Bibliotheek van het Amerikaanse Congres (15 TB)
Snel­heidmeter per seconde (m/s)
kilometer per uur (km/h)
Geweerkogel (250 m/s - 1000 m/s)
Ver­mo­genWatt (W)
kiloWatt (kW), megaWatt (MW), gigaWatt (GW)
Huishouden (1 kW - 3 kW)
Kerncentrale (500 MW - 2 GW)
Ener­gieJoule (J)
kiloJoule (kJ), megaJoule (MJ), gigaJoule (GJ), kiloWattuur (kWh)
Calorie (afgeleide eenheid = 4.2 J)
Huishouden (9 MJ - 27 MJ; jaarverbruik)

De SI eenheden maken gebruik van voorvoegsels die de grootte met een factor 10, 100, 1000, 1000 000, 1000 000 000, enz. vergroten of verkleinen. Dat maakt het niet makkelijker om je iets voor te stellen bij de gemiddelde afstand van de Aarde tot de zon (149 597 870 700 m). Dat blijft, hoe dan ook, onvoorstelbaar ver. Je kunt er wel snel mee rekenen als je het schrijft als ongeveer 150 miljoen km. Het gebruik van voorvoegsels als miljard, biljoen, enz. is riskant in internationale omgeving; een Amerikaans miljard is kleiner dan een Nederlands miljard; Zie Wikipedia - Korte en lange schaalverdeling.

Wetenschappelijk notatie, E-notatie, technische notatie

Schrijven in E-notatie (150e+9 m) is in wetenschappelijke kringen heel gebruikelijk. Die "+9" betekent dat de komma negen posities naar rechts geschoven moet worden om de juiste waarde te krijgen. Elke geheel getal kan achter de "e" staan, maar techneuten hebben een voorkeur voor veelvouden van drie, omdat dit direct vertaalt naar kilo, Mega, Giga, Tera, enz. (en milli, micro, nano, pico). Het getal links van de "e" ligt dan tussen de 1,0 en 1000,0. Niet techneuten normaliseren het gedeelte links van de "e" zodat het tussen de 1,0 en 10,0 ligt en schrijven de afstand van de aarde tot de zon als 1,5e11 m.

Een simpel rekensommetje

Hoe lang is het zonlicht onderweg voordat het de aarde bereikt?
De snelheid van licht is ongeveer 300 000 km/s. Dit schrijft de techneut op als 300e+6 m/s. De afstand is, zoals hierboven; 150e+9 m. Afstand gedeeld door snelheid geeft de tijd: 150+e9 m / 300e+6 m/s = 0,5e3 s = 500 s; dat is 8 minuten en 20 seconden. (Bij deling moet je de getallen achter de "e" van elkaar aftrekken.) Dit soort sommetjes maakt een beetje techneut zonder rekenmachine. De niet techneut wetenschapper schrijft 1,5e11 m / 3e8 m/s = 0,5e3 s = 500 s en komt - uiteraard - tot hetzelfde resultaat. Als je dit sommetje probeert te maken door getallen van 12 cijfers in te kloppen op je rekenmachine is de kans dat je antwoord een factor 10 te groot of te klein is levensgroot.

Geheugencapaciteit; eenheid van informatie

Het probleem met de eenheden voor geheugencapaciteit is dat de voorvoegsels vaak (maar niet altijd) een net iets andere betekenis hebben. Kilo is dan 1024, Mega 1 048 576, Giga 1 073 741 824, Tera 1 099 511 627 776. Bij kilo is de fout 2.4%, bij elke grotere stap neemt die fout met 2.4% toe. Lastig, maar deze fouten zijn gering vergeleken bij de onzekerheid van het oppervlak van een voetbalveld.

Energie is niet hetzelfde als vermogen

Vermogen is energie per tijdseenheid. Energie is vermogen geleverd gedurende een zekere tijd (vermogen maal tijd). Dit is een cirkelredenering. Consulteer voor meer informatie een natuurkundeboek voor de middelbare school.

Een elektriciteitsmeter meet energie (in kiloWattuur; kWh). Als een gemiddeld huishouden gemiddeld 2 kW gebruikt, dan is het jaarverbruik aan elektrische energie ca. 18 000 kWh (want een jaar is ongeveer 9000 uur). Zodra je in een krant leest dat iets (bijvoorbeeld een woning) 2 kW per uur gebruikt, kun je direct concluderen dat de journalist het niet goed snapt. Vaak is het wel mogelijk te verzinnen wat er had moeten staan, maar houd er rekening mee dat de rest van het artikel door dezelfde onbenul is geschreven en vreselijke fouten kan bevatten die misschien minder opvallen dan deze.