Fordeler og ulemper ved mekanisk kraft

Posted on
Forfatter: Laura McKinney
Opprettelsesdato: 9 April 2021
Oppdater Dato: 1 November 2024
Anonim
Fysik: Arbejde og kinetisk, potentiel og mekanisk energi (repetition)
Video: Fysik: Arbejde og kinetisk, potentiel og mekanisk energi (repetition)

Innhold

Diskusjoner om fordeler og ulemper med menneskelig makt og energi dreier seg ofte hovedsakelig om bekymringer om forurensning, arbeidernes sikkerhet, energieffektivitet, omfanget av den verdensomspennende forsyningen. Mesteparten av kraften som kreves for å opprettholde tempoet i det moderne globale livet, stammer fra kilder som gir uønskede avfallsprodukter eller på annen måte skaper uønskede situasjoner.

Mer enn noe annet har de miljømessige konsekvensene på lang og kort sikt dreid seg om menneskeskapte (menneskeskapte) klimaendringerbortsett fra forurensning i tradisjonell forstand (f.eks. synlig røyk fra kulldrevne elektrisitetsverk eller avløpsvann fra forskjellige industrielle aktiviteter).

Dette er fordi forbrenning av fossilt brensel resulterer i tillegg til CO2 (karbondioksid) og andre "klimagasser" i jordas atmosfære, noe som resulterer i ekstra fangst av varme nær planetens overflate.

Energi og arbeid

Fordeler og ulemper med menneskelig makt fokuserer på andre faktorer enn forurensning. Mengden nyttig arbeid som kan gjøres ved å bruke en gitt prosess i forhold til energitilførsel, kalt den mekaniske effektiviteten (energiutbytte delt på energitilførsel, uttrykt i prosent), betyr også noe.

Krav på menneskelig makt er ofte ganske enkelt at mennesker alene kan jobbe mye mindre effektivt og i mye kortere tid enn maskinforbedret arbeid kan gjøres.

Energi i fysikk har enheter avstandsmultiplisert kraft (produktet av masse og endringshastighet i hastighet eller akselerasjon). Denne enheten er Newton-meteren, som vanligvis brukes til arbeid, og også kalt joule.

Denne enheten er produsert ved bruk av andre kombinasjoner av enheter; for eksempel oppnås lineær kinetisk energi (KE) fra formelen (1/2) mv2,, mens potensiell energi er i form mgh, hvor m = masse, g = akselerasjonen på grunn av tyngdekraften (9,8 m / s2 på jorden) og h = høyde over bakken eller et annet null-referansepunkt).

Eksempler på menneskelig makt

Makt i fysikk er ganske enkelt energi per tidsenhet, eller arbeidshastigheten i et system der energi blir brukt til mekanisk bruk. Enkle eksempler på menneskelig makt inkluderer å løpe opp en bakke eller løfte vekter; jo mer energi per tidsenhet, jo mer effekt gir den.

Hvis du klatrer på en gitt trapp på 10 sekunder, endres den potensielle energien din med samme mengde som om du klatrer opp trappen på 5 sekunder eller 15 sekunder. Men kraften din er avhengig av hvor lite tid det tar deg å nå toppen, og i hvert tilfelle har du gjort samme mengde fysisk arbeid.

Typer av energi

Kinetic og potensiell energi utgjør en gjenstander mekanisk energi. Gjenstander har også det som kalles indre energi, som hovedsakelig er relatert til den raske vibrasjonsbevegelsen av små biter av partikler på molekylnivå.

Energi kommer er en rekke andre former også: kjemisk energi (lagret i bindingen av molekyler), elektrisk energi (som følge av separasjon av ladninger og et elektrisk felt) og varme, som er vanskelig i de fleste systemer å bruke for arbeid og i stedet for det meste "spredes."

Å avlede kraft fra energi betyr å forbrenne drivstoff (olje naturgass, kull, noe biodrivstoff), bruke kinetisk energi fra rennende vann eller vind (vann- eller vindkraft) eller "splitting" atomer (kjernekraft).

Lagring av mekanisk energi

Mens Jorden har mye tilgjengelig drivstoff for å produsere energi (for det meste strøm), er lagring av kraft en betydelig utfordring. batterier foreløpig kan ikke gi en liten brøkdel av kraften som trengs for å holde verdensomspennende produksjon, kommunikasjonsnettverk og global transport i gang veldig lenge.

I noen områder med gunstig geografi er det mulig å holde et vannmagasin høyere enn et kraftverk og bruke gravitasjonspotensialenergien i dette reservoaret til å generere vannkraft på kort sikt ved å la det strømme fra høyere til lavere områder og drive turbinene til strømgeneratorer i prosessen. Som du kanskje kan forestille deg, dette stopgap-tiltaket ikke ville fungere veldig lenge i et høyt befolket område.

Fremtiden for energilagring

En kritikk rettet mot fornybar energi, særlig sol- og vindkraft, er deres upålitelighet på grunn av deres komme-og-gå natur; rolige dager eller perioder inntreffer, det samme gjør skyet dager.

Takket være det internasjonale imperativet om å fortsette å produsere energi mens de prøver å redusere miljøskadene, startet en gruppe forskere ved Massachusetts Institute of Technology i nærheten av Boston, Massachusetts, arbeidet 2018 med sikte på å lagre effektive mengder solkraft.

Gruppen foreslo å bruke tanker med smeltet silisium for å lagre denne typen energi og frigjøre den på forespørsel, og spådde at etter hvert kunne deres konseptuelle utforming produsere et produkt som er overlegen i forhold til dagens industristandard, litium-ion-batterier.