Výhody a nevýhody mechanickej sily

Posted on
Autor: Laura McKinney
Dátum Stvorenia: 9 Apríl 2021
Dátum Aktualizácie: 20 November 2024
Anonim
Výhody a nevýhody mechanickej sily - Veda
Výhody a nevýhody mechanickej sily - Veda

Obsah

Diskusie o výhodách a nevýhodách ľudskej sily a energie sa často točia hlavne kvôli obavám o znečistenie, bezpečnosť pracovníkov, energetickú účinnosť, rozsah celosvetových dodávok. Väčšina energie potrebnej na udržanie tempa moderného globálneho života pochádza zo zdrojov, ktoré produkujú nežiaduce odpadové produkty alebo inak vytvárajú nežiaduce situácie.

Dlhodobé a krátkodobé vplyvy na životné prostredie sa začali viac než čokoľvek iného točiť antropogénna (spôsobená človekom) zmena podnebia, okrem znečistenia v tradičnom zmysle (napr. viditeľný dym z elektrární na uhlie alebo odpadová voda z rôznych priemyselných činností).

Je to tak preto, lebo spaľovanie fosílnych palív vedie k pridávaniu CO2 (oxid uhličitý) a ďalšie „skleníkové plyny“ do zemskej atmosféry, čo má za následok ďalšie zachytávanie tepla v blízkosti povrchu planét.

Energia a práca

Klady a zápory ľudskej sily sa sústreďujú na iné faktory ako znečistenie. Záleží tiež na množstve užitočnej práce, ktorá sa môže vykonať pomocou daného procesu vo vzťahu k energetickému vstupu, ktorý sa nazýva mechanická účinnosť (energetický výkon vydelený energetickým vstupom, vyjadrený v percentách).

Potreby ľudskej sily sú často jednoducho také, že ľudia sami môžu pracovať oveľa menej efektívne a na oveľa kratšie časové obdobie, ako je možné robiť strojovo.

energie vo fyzike má jednotky sily znásobené vzdialenosťou (súčin hmotnosti a rýchlosti zmeny rýchlosti alebo zrýchlenia). Táto jednotka je newtonmeter, ktorý sa bežne používa na prácu, a tiež sa nazýva joule.

Táto jednotka sa vyrába pomocou iných kombinácií jednotiek; napríklad lineárna kinetická energia (KE) sa získa zo vzorca (1/2) mv2,, zatiaľ čo potenciálna energia je vo forme mgh, kde m = hmotnosť, g = zrýchlenie spôsobené gravitáciou (9,8 m / s)2 na Zemi) a h = výška nad zemou alebo nejaký iný nulový referenčný bod).

Príklady ľudskej sily

Moc vo fyzike je jednoducho energia za jednotku času alebo miera práce v systéme, v ktorom sa energia využíva na mechanické použitie. Medzi jednoduché príklady ľudskej sily patrí beh hore do kopca alebo zdvíhanie závaží; čím viac energie za jednotku času, tým väčší výstupný výkon.

Ak stúpate po danom schodisku za 10 sekúnd, vaša potenciálna energia sa zmení o rovnaké množstvo, ako keby ste vyšplhali po schodoch za 5 sekúnd alebo 15 sekúnd. Ale vaša sila závisí od toho, koľko času vám zaberie dosiahnutie vrcholu, av každom prípade ste vykonali rovnaké množstvo fyzickej práce.

Druhy energie

kinetický a potenciálna energia vytvoriť objekty mechanická energia. Predmety majú tiež to, čo sa nazýva vnútorná energia, ktorá súvisí hlavne s rýchlym vibračným pohybom látok malých čiastočiek častíc na molekulárnej úrovni.

Energia prichádza, je tiež množstvo iných foriem: chemická energia (uložené vo väzbách molekúl), elektrická energia (v dôsledku oddelenia nábojov a elektrického poľa) a teplo, ktoré sa vo väčšine systémov ťažko používa na prácu a namiesto toho sa väčšinou „rozptýli“.

Získavanie energie z energie znamená spaľovanie paliva (ropný zemný plyn, uhlie; niektoré biopalivá) využívajúce kinetickú energiu tečúcej vody alebo vetra (vodná alebo veterná energia) alebo „štiepiace“ atómy (jadrová energia).

Mechanické skladovanie energie

Zatiaľ čo Zem má k dispozícii veľa paliva na výrobu energie (väčšinou elektriny), skladovanie energie je významnou výzvou. batérie v súčasnosti nedokážu poskytnúť ani malú časť energie potrebnej na to, aby sa celosvetová výroba, komunikačné siete a globálna doprava udržali veľmi dlho.

V niektorých oblastiach, ktoré majú priaznivú geografiu, je možné udržiavať rezervoár vody vyššie ako elektráreň a využívať energiu gravitačného potenciálu v tomto rezervoári na výrobu vodnej energie v krátkodobom horizonte tým, že mu umožní prúdiť z vyšších do nižších oblastí a poháňať turbíny generátorov elektrickej energie v tomto procese. Ako si však viete predstaviť, toto opatrenie na zastavenie by vo vysoko obývanom území nefungovalo príliš dlho.

Budúcnosť ukladania energie

Jednou z kritík zameraných na obnoviteľné zdroje energie, najmä na solárnu a veternú energiu, je ich nespoľahlivosť v dôsledku ich príchodu a odchodu; nastávajú pokojné dni alebo obdobia, rovnako ako zamračené dni.

Vďaka medzinárodnému imperatívu pokračovať vo výrobe energie a zároveň sa snažiť znižovať škody na životnom prostredí začala skupina vedcov v Massachusetts Institute of Technology pri Bostone v Massachusetts pracovať v roku 2018 s cieľom uložiť účinné množstvo slnečnej energie.

Skupina navrhla použitie zásobníkov roztaveného kremíka na uskladnenie tohto druhu energie a jej uvoľnenie na požiadanie a predpovedala, že ich koncepčný návrh by nakoniec mohol vyprodukovať produkt výrazne lepší ako je súčasný priemyselný štandard, lítium-iónové batérie.