Mehaanilise jõu eelised ja puudused

Posted on
Autor: Laura McKinney
Loomise Kuupäev: 9 Aprill 2021
Värskenduse Kuupäev: 20 November 2024
Anonim
Mehaanilise jõu eelised ja puudused - Teadus
Mehaanilise jõu eelised ja puudused - Teadus

Sisu

Inimjõu ja energia eeliste ja miinuste arutelud on sageli seotud peamiselt muredega saaste, töötajate ohutuse, energiatõhususe ja ülemaailmse tarnimise ulatuse pärast. Enamik moodsa globaalse elu tempo säilitamiseks vajalikust energiast saadakse allikatest, mis tekitavad soovimatuid jäätmeid või tekitavad muul viisil ebasoovitavaid olukordi.


Pikaajalised ja lühiajalised keskkonnamõjud on muutunud keerukamaks kui miski muu inimtekkelised (inimtegevusest tingitud) kliimamuutused, välja arvatud traditsioonilises tähenduses reostus (nt kivisöel töötavate elektrijaamade nähtav suits või mitmesuguste tööstuslike tegevuste reovesi).

Seda seetõttu, et fossiilsete kütuste põletamisel saadakse lisaks veel CO2 (süsinikdioksiid) ja muud "kasvuhoonegaasid" Maa atmosfääri, mille tagajärjeks on soojuse lisandumine planeedi pinna lähedale.

Energia ja töö

Inimjõu plussid ja miinused keskenduvad muudele teguritele peale saaste. Samuti on oluline kasuliku töö hulk, mida saab antud protsessi abil teha seoses energia sisendiga, mida nimetatakse mehaaniliseks efektiivsuseks (energia väljund jagatud energiasisendiga, väljendatud protsentides).


Inimjõu halvad küljed on sageli lihtsalt see, et inimesed ise suudavad tööd teha palju vähem tõhusalt ja palju lühema aja jooksul, kui seda saab teha masinaga täiustatud tööga.

Energia füüsikas on vahemaaga korrutatud jõu ühikud (massi ja kiiruse või kiirenduse muutuse kiiruse korrutis). See seade on newton-meeter, mida tavaliselt kasutatakse tööks ja mida nimetatakse ka joule.

Selle seadme tootmiseks kasutatakse muid ühikute kombinatsioone; näiteks saadakse lineaarne kineetiline energia (KE) valemiga (1/2) mv2,, samal ajal kui potentsiaalne energia on kujul mgh, kus m = mass, g = gravitatsioonist tulenev kiirendus (9,8 m / s2 maa peal) ja h = kõrgus maapinnast või mõnest muust nullpunktist).

Inimjõu näited

Jõudu füüsikas on lihtsalt energia ajaühiku kohta ehk töö kiirus süsteemis, milles energiat kasutatakse mehaaniliseks kasutamiseks. Inimjõudude lihtsate näidete hulka kuuluvad mäest üles jooksmine või raskuste tõstmine; mida rohkem energiat ajaühiku kohta, seda rohkem väljundvõimsust see pakub.


Kui ronite ette antud trepiastmest 10 sekundiga, muutub teie potentsiaalne energia sama palju kui siis, kui roniksite trepil 5 sekundi või 15 sekundiga. Kuid teie jõud sõltub sellest, kui vähe aega tippu jõudmiseks kulub, ja olete igal juhul teinud sama palju füüsilist tööd.

Energia tüübid

Kineetiline ja potentsiaalne energia moodustavad objektid mehaaniline energia. Objektidel on ka nn siseenergia, mis on peamiselt seotud pisikeste koostisosade osakeste kiire vibratsioonilise liikumisega molekulaarsel tasemel.

Energia tuleb ka paljudes teistes vormides: keemiline energia (ladustatud molekulide sidemetesse), elektrienergia (tuleneb laengute ja elektrivälja eraldamisest) ja kuumus, mida on enamikus süsteemides raske tööks kasutada ja mis enamasti "hajub".

Energiast energia saamine tähendab kütuse (nafta maagaas, kivisüsi; mõned biokütused) põletamist, voolava vee või tuule (hüdro- või tuuleenergia) kineetilise energia kasutamist või aatomite "lõhenemist" (tuumaenergia).

Mehaaniline energiasalvestus

Ehkki Maal on energia (enamasti elektri) tootmiseks saadaval palju kütust, on energia salvestamine märkimisväärne väljakutse. Patareid praegu ei suuda see pakkuda isegi väikest osa energiast, mis on vajalik kogu maailmas toimuva tootmise, sidevõrkude ja globaalse transpordi kestmiseks väga pikaks ajaks.

Mõnes soodsas geograafilises piirkonnas on võimalik hoida veehoidlat kõrgemal kui elektrijaam ja kasutada selles reservuaari gravitatsioonilist potentsiaalset energiat lühiajalise hüdroenergia tootmiseks, lastes sellel voolata kõrgemalt madalamale alale ja toita protsessi elektritootjate turbiine. Nagu võite isegi ette kujutada, ei töötaks see stopp-meede väga asustatud piirkonnas kuigi kaua.

Energia salvestamise tulevik

Taastuvate energiaallikate, eriti päikese- ja tuuleenergia kriitika on nende ebausaldusväärsus tulenevalt oma olemusest; juhtuvad rahulikud päevad või perioodid, nagu ka pilvised päevad.

Tänu rahvusvahelisele hädavajalikkusele jätkata energia tootmist, püüdes samal ajal vähendada keskkonnale tekitatavat kahju, asus Massachusettsi osariigis Bostoni lähedal asuva Massachusettsi tehnoloogiainstituudi teadlaste rühm tööd 2018, mille eesmärk on tõhusate päikeseenergia koguste hoidmine.

Rühm tegi ettepaneku kasutada sula räni mahuteid sedalaadi energia salvestamiseks ja selle nõudmisel vabastamiseks ning ennustas, et lõpuks võib nende kontseptuaalse disaini tulemusel toode, mis on tänapäevases tööstusstandardis tunduvalt parem, liitium-ioon akud.