Discussies over de voor- en nadelen van menselijke kracht en energie draaien vaak vooral om zorgen over vervuiling, veiligheid van werknemers, energie-efficiëntie, de omvang van het wereldwijde aanbod. Het grootste deel van de kracht die nodig is om het tempo van het moderne mondiale leven aan te houden, is afkomstig van bronnen die ongewenste afvalproducten opleveren of anderszins ongewenste situaties creëren.
Meer dan wat dan ook, zijn de milieueffecten op lange en korte termijn gaan draaien omantropogene (door de mens veroorzaakte) klimaatverandering, afgezien van vervuiling in de traditionele zin (bijvoorbeeld zichtbare rook van kolengestookte elektriciteitscentrales of afvalwater van verschillende industriële activiteiten).
Dit komt doordat bij de verbranding van fossiele brandstoffen extra CO2 (kooldioxide) en andere "broeikasgassen" in de atmosfeer van de aarde, wat resulteert in extra opsluiting van warmte nabij het oppervlak van de planeet.
Energie en werk
De voor- en nadelen van menselijke macht concentreren zich op andere factoren dan vervuiling. De hoeveelheid nuttig werk die kan worden gedaan met behulp van een bepaald proces met betrekking tot energie-input, genaamd de mechanische efficiëntie (energie-output gedeeld door energie-input, uitgedrukt als een percentage), ook zaken.
Nadelen van menselijke kracht zijn vaak simpelweg dat mensen zelf veel minder efficiënt en voor een veel kortere periode kunnen werken dan machinaal werk kan worden gedaan.
Energiein de natuurkunde heeft eenheden afstand vermenigvuldigd kracht (het product van massa en snelheid van verandering in snelheid of versnelling). Deze eenheid is de newtonmeter, die normaal gesproken wordt gebruikt voor werk, en ook wel joule wordt genoemd.
Deze eenheid wordt geproduceerd met behulp van andere combinaties van eenheden; lineaire kinetische energie (KE) wordt bijvoorbeeld verkregen uit de formule (1/2)mv2,, terwijl potentiële energie de vorm mgh heeft, waarbij m= massa, g = de versnelling als gevolg van de zwaartekracht (9,8 m/s2 op aarde) en h = hoogte boven de grond of een ander nulreferentiepunt).
Voorbeelden van menselijke kracht
Vermogenin de natuurkunde is simpelweg energie per tijdseenheid, of de snelheid van werken in een systeem waarin energie mechanisch wordt gebruikt. Eenvoudige voorbeelden van menselijke kracht zijn onder meer een heuvel op rennen of gewichten heffen; hoe meer energie per tijdseenheid, hoe meer vermogen het aanwezig is.
Als je een bepaalde trap in 10 seconden beklimt, verandert je potentiële energie met dezelfde hoeveelheid als wanneer je de trap beklimt in 5 seconden of 15 seconden. Maar je kracht hangt af van hoe weinig tijd het je kost om de top te bereiken, en in elk geval heb je dezelfde hoeveelheid fysiek werk gedaan.
Soorten energie
kinetischenpotentiële energieverzin een objectmechanische energie.Objecten hebben ook wat interne energie wordt genoemd, die voornamelijk betrekking heeft op de snelle trillingsbeweging van de minuscule samenstellende deeltjes van de materie op moleculair niveau.
Energie komt is ook een aantal andere vormen: chemische energie(opgeslagen in de bindingen van moleculen),elektrische energie(als gevolg van de scheiding van ladingen en een elektrisch veld) enwarmte, die in de meeste systemen moeilijk te gebruiken is voor werk en in plaats daarvan meestal "verdwijnt".
Stroom halen uit energie betekent het verbranden van brandstof (aardolie, aardgas, kolen; sommige biobrandstoffen), gebruikmakend van de kinetische energie van stromend water of wind (waterkracht of windenergie) of "splitsende" atomen (kernenergie).
Mechanische energieopslag
Hoewel de aarde veel beschikbare brandstof heeft om energie te produceren (meestal elektriciteit), is het opslaan van energie een grote uitdaging.Batterijenkan momenteel niet eens een klein deel van de stroom leveren die nodig is om de wereldwijde productie, communicatienetwerken en het wereldwijde transport heel lang in stand te houden.
In sommige gebieden met een gunstige geografische ligging is het mogelijk om een waterreservoir hoger te houden dan een elektriciteitscentrale en daarbij de potentiële zwaartekrachtenergie te gebruiken. reservoir om op korte termijn waterkracht op te wekken door deze van hoger naar lager gelegen gebieden te laten stromen en daarbij de turbines van elektriciteitsgeneratoren aan te drijven. Zoals je je misschien kunt voorstellen, zou deze noodmaatregel niet lang werken in een dichtbevolkt gebied.
De toekomst van energieopslag
Een punt van kritiek op hernieuwbare energiebronnen, met name zonne- en windenergie, is hun onbetrouwbaarheid vanwege hun komen-en-gaan-karakter; kalme dagen of perioden komen voor, net als bewolkte dagen.
Dankzij de internationale verplichting om energie te blijven produceren en tegelijkertijd de schade aan het milieu te verminderen, heeft een groep onderzoekers aan het Massachusetts Institute of Technology in de buurt van Boston, Massachusetts, begon in 2018 met het werk gericht op het opslaan van effectieve hoeveelheden zonne-energie macht.
De groep stelde voor om tanks met gesmolten silicium te gebruiken om dit soort energie op te slaan en op verzoek vrij te geven, en voorspelden dat hun conceptuele ontwerp uiteindelijk een product zou kunnen opleveren dat enorm superieur is aan de huidige industrie standaard,lithium-ion batterijen.