Hány % az emberi járás hatásfoka?

Azért ez nem olyan egyszerű probléma, mert eleve kérdés, hogy milyen hatásfokot akarsz mérni. Az üzemanyag, amit használunk egy adott hatásfokkal alakul a sejt energiatároló molekulájává (ATP), ami szintén veszteséggel alakul sejt mechanikai energiává, ami veszteséggel alakul tovább. A kérdés tehát az, hogy azt akarod-e mérni, hogy egy kanál cukor elfogyasztásával mennyit tudunk sétálni (de akkor beleméred az összes veszteséget, viszont talán ezt a legkönnyebb mérni), vagy hogy egy adott mennyiségű ATP molekulából felszabaduló energiából mennyit tudunk sétálni, vagy pedig hogy az izomerő mennyi fölös mechanikai munkát végez, azaz veszteséget termel.

Aztán az is kérdés, hogy az egész járó egység (vagyis a teljes ember) működése érdekel, vagy csak a lábaké, és ha ez utóbbi, akkor további problémák keletkeznek.

Indulj ki abból, hogy az izom hatásfoka 25%

Aztán jön az, amit mondtál: hogy a függőleges emelkedés az tiszta veszteség. A süllyedés is, mivel ahhoz is izommunka kell (a fékezéshez) - sajnos az izom ilyenkor is energiát fogyaszt, nem visszatáplál.

Még egy csomó más veszteség is van: a test súrlódása (porcok, szövetek) - a külső súrlódás (ruházat, testrészek egymáshoz) - a légellenállás, stb.

Ezeket nehéz lemérni, nem a fogyasztást. Elvileg légüres térben, ideális talajon nem kellene semmiféle energia: ott, ha vízszintes talajon elindítunk egy golyót, örökké gurulni fog.

Szerintem sportorvost kérdezz: az O2 fogyasztás alapján lehet mérni az energiafogyasztást, és futószalagon lehet mérni a megtett távot is. Végeznek is ilyen méréseket.

"Pl egy benzinmotornál is a folyamat elkerülhetetlen velejárója hogy hő fejlődik. A hatásfokba az erre fordított energiát mégse számítjuk bele. "

De igen. Attól függően, hogy milyen hatásfokra vagyunk kíváncsiak, bizonyos esetekben nagyon is beleszámítjuk.

" ... Azt hittem ez egyértelmű ..."

Na látod itt a baj :) Ami neked "úgy" egyértelmű másoknak "így", ezért nem olyan egyszerű :)

" ... ha a súrlódás nem veszteség, vajon az autókon mért kerekeket használunk?"

Látod látod, megint definíció hiánya van. Veszteség, de olyan "veszteség" ami nélkül nincs is probléma.

Csak egy példa:

A járáskor a kezünket ugye lendítjük ellenkezőleg, hogy a testünk ne forduljon el. Most ezt a mozgást hova sorolod? Ha nem lendíted, attól még jársz, igaz, más módon próbálja a test az elfordulást megakadályozni. Pontosan melyek azok az izmok, amiket mérned kell ha a kéz lendítését szeretnéd mérni ? És melyikeket, ha nem lendíted a kezed? Ha nem lendíted, akkor végül is "erőszakkal helyben kell tartsd", mert önkéntelenül lengeni kezdenek a karok. És ha visszatartod, akkor mely izmokat mérsz? Ilyenkor a visszatartó izmok munkája egyáltalán hova tartozik, hasznos a járás szempontjából vagy nem? Na szóval, csak gondolj bele, hogy mennyire nem is olyan egyértelmű. És csak csendben kérdezem a befektetett (értsd: összes) energiát pontosan hogy akarod megmérni?

ezért mondtam nem is annyira a mérésekkel lennél bajban, hanem a definiálásokkal. Látod már abból problémád van, hogy egy motornál mi számít haszontalannak, hasznosnak, avagy mit értünk bele a veszteségekbe, mit nem ... Gondolod, hogy képes lennél egy ilyen témakörből olyan dolgozatot írni, ami feltétlenül, és pontosan a Te elképzeléseidet tükrözik oly módon, hogy mi a többiek is, azt teljességgel elismernénk? Nem rosszindulatból mondom, de erre ne fogadj.

maci

"hasznos energia / összes befektetett energia."

Hasznos energia: az a munka, amit pl a motor dugattyúja végez. Összes felhasznált energia: a benzin elégetésének kémiai energiája. Ezt a kettőt kell elosztani, úgyhogy nagyon is benne van a hő.

Nagyon sok helyen van "szivárgás" a rendszerben, ezért igazából a két végpont között lehet egyértelműen megadni a hatásfokot. Vagyis: 1 liter benzin elégetése optimális esetben adott mennyiségű energiát szabadít fel, amivel adott tömegű testet adott távolságra lehetne vinni, ha a benzin égési energiáját 100%-ban át tudnám alakítani mechanikai energiává. A hatásfok az az érték, hogy ehhez az elméleti határhoz képest mennyit tudunk menni az autóval.

Nevezzük el a teljes kémiai energiát, ami elméletben kinyerhető Teljes Benzin Energiának.

A motorban a legelső veszteség az, hogy a reakció nem megy végbe teljesen, azaz nem csak CO2 és H2O keletkezik (ahogy a benzinből kellene). Azaz a reakció hatásfoka nem 100%. Ezt lehet befolyásolni valamennyire, de nem fogja elérni sosem. Nevezzük el ezt a mennyiséget Kinyert Benzin Energiának.

Akkor a következő probléma, hogy a benzin robbanásakor felszabaduló energia egy része hő (melegszik a motor), és csak egy másik része mechanikai energia (a robbanás lökéshulláma). Vagyis itt is van egy veszteség. Nevezzük el ezt Robbanás Mechanikai Energiának.

A motor csak a robbanás mechanikai energiáját hasznosítja, ugye a dugattyúk kimozdítására, de a dugattyúk végein mért munka számos okból (pl a dugattyú súrlódása miatt) kisebb lesz, amint a benzin robbanásának a mechanikai energiája. Nevezzük ezt Dugattyú Végén Mért Munkának. A többi energia szintén hővé alakul, azaz a motort melegíti. Igen nehéz dolog szétválogatni a motort melegítő tényezők közül a benzin robbanásakor keletkező hőt és a dugattyú súrlódásakor keletkező hőt, így aztán méréssel nem tudjuk megmondani, hogy melyik energiafajta ténylegesen mennyi.

A dugattyúk mozgását forgó mozgássá kell alakítani, ott is vesztünk energiát. Aztán vesztünk az erőátvitelnél, meg minden keréken a súrlódás miatt.

Végső soron, amikor a benzinmotor hatásfokáról beszélünk, akkor a Benzin Teljes Energiáját tekintjük befektetett energiának, vagy csak a Robbanás Mechanikai Energiáját, melyikhez mérjük a veszteséget? És hol mérjük a hasznos munkát? A dugattyún, ahol még kevés a veszteség, vagy a kuplungon, ahol már sok?

Ez mindig attól függ, hogy aki ezt a számolást végez, az egy nagy számot akar látni a végén, vagy egy kicsit.

Mellesleg a benzinmotornak van egy elméleti szélső hatásfoka (mármint a benzin teljes energiájához képesti dugattyún mért energia), ami egy elég kicsi szám, de a benzinmotor hatásfokát gyakran szokták csalókán úgy megadni, hogy ezt a számot mennyire érik el.

Az eredeti kérdésre visszatérve, az emberi járás esetén a helyzet még bonyolultabb, így nem egyszerű megadni azt, hogy mit és miért tekintünk teljes energiának és mit tekintünk hasznos energiának.

Nosza rajta számold ki :) Most már komolyan érdekel a dolog. A légellenállásra, és (különösen) a súrlódásra visszavezethető veszteség kiszámolására különösen kíváncsi vagyok ...

És nem feleltél a kezünk lengésével kapcsolatos felvetésemre ... Ott melyik izom ami a járás "érdekében" működik, melyik amelyik nem, és ha visszatartom, akkor az járás "érdekébeni" cselekvés avagy nem, és konkrétan hogy méred meg ?

maci