Eksamsoplæg. Jeg har trukket spørgsmål omkring mekanisk energi. Jeg har taget mit talepapir med. Så jeg skal fortælle lidt om mekanisk energi i dag. Energi er noget, der findes i mange former.
Når solen stråler ned på jorden, så sker der det, at vi får noget... Der kommer noget strålingsenergi, det rammer planter, og træer kan gro op, og planter så med vores mad, og så får vi noget kemisk energi. Kemisk energi kan vi brænde af. Hvis vi gør det i et kraftværk, så varmer vi noget vand op og sender det ind i en turbine, som så går ind i en generator. Nu går det fra kemisk til termisk, og når det kommer ind i generatoren, så bliver det til mekanisk.
Den mekaniske energi, det er det, vi kalder en relativt høj kvalitet, det bliver omdannet til elektrisk energi, og det kan vi sende ud til borgerne, hvor det kan omdannes til de energiformer, borgeren har brug for. Det kan være varme i et hus, det kan være lys. eller det kan være en maskine, der skal lave et eller andet mekanisk. Så på den måde kan energi omdannes mange gange, og sker det tit, når vi bruger den.
Men jeg skal tale lidt mere fokuseret om mekanisk energi. Mekanisk energi, det er defineret som, jeg skriver e-mik for mekanisk energi, som lige med e-pot, e for potentiel, plus e-kin, kinetisk. Og vi har nogle formler for det. Den potentielle energi hedder m gange g gange h plus en halv gange m gange vi i anden. står for masse. G er vores gravitationskonstant 9,82 newton per kilo her på jorden.
Og H står for højde. Det vil jeg lige komme ind på, for jeg vil lige prøve at lave en lille situation, hvor jeg prøver at illustrere de her to energibegreber, som udgør den mekaniske energi. Hvis jeg nu har lavet et...
Jeg har et bord her, og på bordet står der et lod. Så siger jeg, at det lod har noget potentiel energi. Og når jeg siger, at det har potentiel energi, så er det fordi, at jeg har defineret noget, som jeg kalder mit nulpunkt for potentiel energi.
Det har jeg defineret hernede på gulvet. Og det betyder, at hvis jeg nu lader lodet falde ned, så det er situation A her, så tager vi situation B. Nu lader vi lodet falde ned.
Og når det falder ned, så bliver den potentielle energi, der er her, omdannet til kinetisk energi. Og lige inden den rammer gulvet, er al den potentielle energi omdannet til kinetisk energi. I hvert fald, hvis vi ser bort fra den luftmodstand, der er. Men på en meget lille afstand vil den ikke have ret stor betydning. Den potentielle energi er defineret som m g g h.
Men den kan vi faktisk kigge på ved hjælp af en arbejdsbetrækning. Vi har lært, at der er noget, der hedder arbejde, og arbejde er defineret som kraft gang af strækning. Løjet her er påvirket af tyndekraften.
Så det arbejde, der bliver lavet, det er i virkeligheden tyndekraftens arbejde. Så A i tyndte, det der kan udføres, det må så være lige med F i tyndte. Fordi det er den eneste kraft, der virker, når vi tager løjet ud over bordet.
Gange. Og det her, det vil vi kalde for højden. Gange h. Og tyngdekraften, den har vi også lært noget om. Der har vi lært, at tyngdekraften, den er lige med f tyngde.
Alige med m gange g. Så i stedet for f' kan jeg skrive m gange g. Så det må jeg lære lige med m gange g gange h.
Og det er jo det, jeg påstod, som var vores potentielle energi. Man kan også vise, at den kinetiske energi er den energi, der skal til at bringe en genstand, der har massen m, op på hastigheden v Så man kan godt lave en arbejdsbetrækning og vise den sætning også Så det her er et eksempel på mekanisk energi Mekanisk energi indgår faktisk utrolig meget I mange situationer. Her har jeg nævnt et kraftværk.
Noget der kunne være interessant at kigge på, når vi har systemer med energi, det er det vi kalder for effektivitet. Effektivitet er defineret som E nyttig, divideret med E tilført. Kigger vi på sådan et system her, hvor vi har noget kemisk energi, og lad os sige, at vi faktisk prøver at få en pære til at lyse ude i et hus, jamen så vil det typisk være sådan, lad os sige, at vi har 100 joule kemisk energi, så vil det typisk, hvis det er en glødepære, vi bruger, så vil det typisk blive til 2 joule lysenergi. Det betyder så, at den proces er, når man bruger glødepærer, så er effektiviteten lige med det nyttige, der er 2 joule, divideret med det, man tilførte her i form af kemisk energi, divideret med 100 joule, er lige med 0,02.
Så mange gange vi er med 100, så får vi det i procent, og det vil svare til 2 procent. Det er ikke nogen særlig god effektivitet. Og det har vi heldigvis kunne lave om på i de senere år.
Hvis det var tale om en energisparpære, ville man typisk få 20 joule lysenergi. Og regner vi den ud, så betyder det faktisk, at effektiviteten er ca. 20 procent.
Hvis I kigger på data, og det her svarer til en 10 gange forbedring, men prøv at kigge på data, hvor effektive pærerne er, så vil I faktisk se, at de bliver opgjort til at være væsentligt mere effektive. Og det er fordi, jeg har taget et eksempel, der var mere fra en samfundsrelation. og synsvinkel, hvor jeg har kigget på den kemiske mængde.
Typisk kigger man på energimængden fra den mekaniske, og der er det sådan, at hvis vi har 100 joule kemisk energi, så kan vi typisk i et dansk kraftværk, få lavet godt 50 joule mekanisk energi. Og mekanisk energi, det er noget, som vi er rigtig gode til at omdanne til elektrisk energi. Der har man effektiviteter, der tit er tæt på de 100. Så det store energitag, det ligger faktisk i at lave det om fra termisk og til det mekaniske.
Heldigvis er det sådan i Danmark, at vi er dygtige til at bruge alt energien, og det betyder, at hvis det er sådan en opstilling her, jamen så... udnytter vi overskudsvarmen til fjernvarme, og på den måde får vi en meget høj effektivitet. Lad os kigge på et par andre eksempler på, hvor der sker omdannelse af mekanisk energi. Lad os prøve at sige, at jeg hopper ud med en faldskærm fra en flyvemaskine.
Jeg kommer flyvende herop, og jeg hopper ud af min flyvemaskine. I det øjeblik, jeg hopper ud af flyvemaskinen, så vil jeg omdanne dagens flyvemaskine. Den potentielle energi, jeg har til kinetisk nedadgående her.
Vi vil falde nedad, og den kinetiske energi stiger. Men efter et kort stykke tid, der vil der ske det, at der vil opstå en ligevægt, sådan at luftmodstanden, der vil virke opad, og tyndekraften er i ligevægt. Og imens jeg så falder nedad, så sker der faktisk en omdannelse, når hastigheden er konstant.
Og det betyder, at så er den kinetiske energi konstant. hvis hastigheden er konstant, så sker omdannelsen fra potentielt og til termisk energi. Der sker en opvarmning af luften, mens jeg falder ned.
Når jeg falder ned, så trækker jeg min faldskærm, og så sker der lige pludselig det, at luftmodstanden bliver meget større. Og kortvarigt vil man så blive udsat for en stor acceleration, og der vil vi miste noget kinetisk energi. Den vil så også blive til termisk, og så vil vi igen falde nedad.
med konstant hastighed, og vi får så igen, mens vi deler nedad, omdannet noget potentiel energi, vi havde heroppe, til termisk energi. Når vi kommer ned på jorden og lander og er glade, Ja, så vil alt den potentielle energi, og også den kinetiske energi, vi har haft, fordi vi var en flyvemaskine, være omdannet til termisk energi. Og både den kinetiske og den potentielle vil være nul. Det var, hvad jeg ville vælge at sige om mekanisk energi.