Avantajele și dezavantajele puterii mecanice

Discuțiile despre avantajele și dezavantajele puterii și energiei umane se învârt de cele mai multe ori în jurul preocupărilor legate de poluare, siguranța lucrătorilor, eficiența energetică, amploarea aprovizionării la nivel mondial. Cea mai mare parte a puterii necesare pentru a susține ritmul vieții globale moderne este derivată din surse care produc produse reziduale nedorite sau, în alt mod, creează situații nedorite.

Mai mult decât orice altceva, impactul asupra mediului pe termen lung și scurt a ajuns să se învârtăschimbările climatice antropice (cauzate de om), în afară de poluarea în sens tradițional (de exemplu, fum vizibil de la centralele electrice alimentate cu cărbune sau apele uzate din diverse activități industriale).

Acest lucru se datorează faptului că arderea combustibililor fosili are ca rezultat adăugarea de CO₂ (dioxid de carbon) și alte „gaze cu efect de seră” în atmosfera Pământului, ducând la captarea suplimentară a căldurii în apropierea suprafeței planetei.

Avantajele și dezavantajele puterii umane se concentrează pe alți factori decât poluarea. Cantitatea de muncă utilă care poate fi realizată folosind un proces dat în raport cu aportul de energie, numită eficiența mecanică (producția de energie împărțită la aportul de energie, exprimată în procente), de asemenea contează.

Demeritele puterii umane sunt adesea pur și simplu faptul că oamenii pot lucra singuri mult mai puțin eficient și pentru o perioadă de timp mult mai scurtă decât se poate face munca îmbunătățită cu mașina.

​Energieîn fizică are unități de forță înmulțită la distanță (produsul masei și rata de schimbare a vitezei sau a accelerației). Această unitate este newton-metru, care este utilizat în mod normal pentru muncă și numit și joule.

Această unitate este produsă utilizând alte combinații de unități; de exemplu, energia cinetică liniară (KE) se obține din formula (1/2) mv^2,, în timp ce energia potențială este sub forma mgh, unde m = masa, g = accelerația datorată gravitației (9,8 m / s² pe Pământ) și h = înălțimea deasupra solului sau un alt punct de referință zero).

​Putereîn fizică este pur și simplu energie pe unitate de timp sau rata de lucru într-un sistem în care energia este utilizată mecanic. Exemple simple de putere umană includ alergarea pe un deal sau ridicarea greutăților; cu cât este mai multă energie pe unitate de timp, cu atât mai multă putere este prezentă.

Dacă urci un anumit zbor de scări în 10 secunde, energia ta potențială se schimbă cu aceeași cantitate ca și când urci scările în 5 secunde sau 15 secunde. Dar puterea ta depinde de cât de puțin timp îți ia pentru a ajunge la vârf și, în fiecare caz, ai făcut aceeași cantitate de muncă fizică.

​Cineticășienergie potențialăalcătuiesc un obiectenergie mecanică.Obiectele au, de asemenea, ceea ce se numește energie internă, care se referă în principal la mișcarea rapidă vibrațională a micilor particule constitutive ale materiei la nivel molecular.

Energia vine este și o serie de alte forme: energie chimica(stocate în legăturile moleculelor),energie electrica(rezultat din separarea sarcinilor și a unui câmp electric) șicăldură, care este dificil de utilizat în majoritatea sistemelor pentru muncă și în schimb „disipează” în mare parte.

Obținerea energiei din energie înseamnă arderea combustibilului (petrol natural, cărbune; unii biocombustibili), folosind energia cinetică a apei curgătoare sau a vântului (hidro sau eoliană) sau a atomilor de „divizare” (energie nucleară).

În timp ce Pământul are mult combustibil disponibil pentru a produce energie (mai ales electricitate), stocarea energiei este o provocare semnificativă.Bateriiîn prezent, nu poate furniza nici măcar o mică parte din puterea necesară pentru a menține producția mondială, rețelele de comunicații și transportul global pentru o perioadă foarte lungă de timp.

În unele zone care au o geografie favorabilă, este posibil să se mențină un rezervor de apă mai înalt decât o centrală electrică și să se utilizeze energia potențială gravitațională în această rezervor pentru a genera hidroenergie pe termen scurt, permițându-i să curgă din zonele mai înalte în cele mai joase și să alimenteze turbinele generatoarelor de energie electrică în acest proces. Așa cum ți-ai putea imagina, totuși, această măsură oprită nu ar funcționa foarte mult timp într-o zonă cu o populație foarte mare.

O critică adresată surselor regenerabile de energie, în special a energiei solare și eoliene, este lipsa de fiabilitate a acestora din cauza naturii lor de venire și venire; se întâmplă zile sau perioade calme, la fel și zilele înnorate.

Mulțumită imperativului internațional de a continua să producem energie în timp ce încercăm să reducem daunele aduse mediului, un grup de cercetători la Institutul de Tehnologie din Massachusetts din apropiere de Boston, Massachusetts, a început lucrările din 2018 pentru stocarea unor cantități eficiente de energie solară putere.

Grupul a propus utilizarea rezervoarelor de siliciu topit pentru a stoca acest tip de energie și a o elibera la cerere și a prezis că în cele din urmă, proiectarea lor conceptuală ar putea produce un produs cu mult superior industriei actuale standard,baterii litiu-ion​.