Fysikkspårsmål: Stemmer egentlig energilovene?

[Bisken]

Jeg har et fysikkspørsmål jeg håper noen kan svare på:

 

Våre kjente fysikkregler forteller oss at energi ikke kan oppstå eller forsvinne, og at energi er konstant. En bilmotor benytter seg av kjemisk energi i drivstoffet, og omformer denne til nyttiggjort energi som fremdrift, og unyttig energi som varme. Den nyttiggjorte energien vil videre gå over til varme som friksjon mellom bil og luft, og friksjon mellom dekk og asfalt, osv. Energien er altså bevart, men gått over i en annen form.

 

Hvis vi så ser for oss en elektrisk løftearm, som i den ene situasjonen løfter en vekt på 100kg opp og ned, og i den andre situasjonen drar en snor med 100kilos kraft opp og ned. Snoren er koblet til en generator, som gir strøm til en varmeovn. I første situasjon går all tilført strømenergien over til varme i løftearm. I den andre situasjonen vil like mye strømenergi gå over til varme i løftearmen, og i tillegg gi varme fra varmeovnen.

Hvor har denne ekstra energien kommet fra? Eventuelt hvor ble det av denne energien i første situasjone?

[hean]

I første situasjon går all tilført strømenergien over til varme i løftearm. I den andre situasjonen vil like mye strømenergi gå over til varme i løftearmen, og i tillegg gi varme fra varmeovnen.

Hvor har denne ekstra energien kommet fra? Eventuelt hvor ble det av denne energien i første situasjone?

I 1. situasjon går det jo også energi til å løfte opp og ned vekten...

[Bisken]

I første situasjon går all tilført strømenergien over til varme i løftearm. I den andre situasjonen vil like mye strømenergi gå over til varme i løftearmen, og i tillegg gi varme fra varmeovnen.

Hvor har denne ekstra energien kommet fra? Eventuelt hvor ble det av denne energien i første situasjone?

I 1. situasjon går det jo også energi til å løfte opp og ned vekten...

 

Jess, det går like mye energi til løftingen i begge tilfellene. I første situasjon vil energien bli brukt til å løfte vekten opp og ned, mens den i situasjon nr.2 vil bli brukt til å trekke snora opp og ned. Like mye energi går altså inn (strøm til arma) men ulik energimengde går ut; varme fra ovn, kontra ingen varme fra ovn. Thats the case

 

ikke helt enkelt å forklare dette, jeg får vurdere å legge ut en kjapp paint-tegning..

[Joney]

Ok, jeg tror jeg skjønner hva du mener.

 

Men ved å løfte en vekt fra et lavt punkt til et høyere punkt gir du vekten høyere potensiell energi.

Endret 10. januar 2010 av Joney

[logaritmemannen]

I situasjon 2 vil du ikke få 100% strøm til varmepumpen. Som du selv sier, vil noe av energien gå til friksjon etc.

[stich_it]

du har vel glemt å regne på virkningsgrad til motor og generator.

ikke all energi blir omdannet umiddelbart til varme i ditt eksempel.

[Bisken]

du har vel glemt å regne på virkningsgrad til motor og generator.

ikke all energi blir omdannet umiddelbart til varme i ditt eksempel.

 

Vel, virkningsgraden er ikke så viktig her. Poenget er at det kommer mer energi ut i dette tilfellet, enn i tilfellet hvor maskinen kun løfter en vekt opp og ned.

[stich_it]

du har vel glemt å regne på virkningsgrad til motor og generator.

ikke all energi blir omdannet umiddelbart til varme i ditt eksempel.

 

Vel, virkningsgraden er ikke så viktig her. Poenget er at det kommer mer energi ut i dette tilfellet, enn i tilfellet hvor maskinen kun løfter en vekt opp og ned.

nei, vis vi går ut ifra at elektrisk løftearm og generator har virkningsgrad på 90% og elektrisk løftearmen bruker 1000W for å løfte 100 kilogram si en meter opp og ned.

da kan vi vel si at 10% går i "svinn" eller varme da. så 100W der og 900W til selve handlingen.

 

så tar vi å kobler en kabel(som i stålwire e.l. ikke brukt som elektrisk leder) til en generator og via litt taljer kobler den til den elektrisk løftearm og putter inn samme effekten. da går det 10% svinn på løftearmen(vi har da 900W igjen)

på grunn av motstand i taljer går det 5% der(og 5% av 900W er 45 så da har vi 855W igjen)

generatoren har og en virkningsgrad på 90% så da mister vi ytterligere 85,5W av den gjenværende effekten.

så da blir uteffekten på generatoren nødvendigvis 769,5W som står til disp på et strømuttak.

 

*alle tall er rent fiksjonelle og er kun brukt for å lage eksempelet, en vær likhet med virkelig utstyr er helt tilfeldig og ikke med vilje*

 

 

all input i en løftearm går ikke over i varmeenergi umiddelbart den går også over i bevegelsesenergi for å få løftearmen til å bevege seg.

 

*tillegg* vis all energi puttet inn i løftearmen blir varme i løftearmen tror jeg det er en stygg sjanse for at du har en brent motor eller stor feilkobling.

Endret 10. januar 2010 av stich_it

[Bisken]

du har vel glemt å regne på virkningsgrad til motor og generator.

ikke all energi blir omdannet umiddelbart til varme i ditt eksempel.

 

Vel, virkningsgraden er ikke så viktig her. Poenget er at det kommer mer energi ut i dette tilfellet, enn i tilfellet hvor maskinen kun løfter en vekt opp og ned.

nei, vis vi går ut ifra at elektrisk løftearm og generator har virkningsgrad på 90% og elektrisk løftearmen bruker 1000W for å løfte 100 kilogram si en meter opp og ned.

da kan vi vel si at 10% går i "svinn" eller varme da. så 100W der og 900W til selve handlingen.

 

så tar vi å kobler en kabel(som i stålwire e.l. ikke brukt som elektrisk leder) til en generator og via litt taljer kobler den til den elektrisk løftearm og putter inn samme effekten. da går det 10% svinn på løftearmen(vi har da 900W igjen)

på grunn av motstand i taljer går det 5% der(og 5% av 900W er 45 så da har vi 855W igjen)

generatoren har og en virkningsgrad på 90% så da mister vi ytterligere 85,5W av den gjenværende effekten.

så da blir uteffekten på generatoren nødvendigvis 769,5W som står til disp på et strømuttak.

 

*alle tall er rent fiksjonelle og er kun brukt for å lage eksempelet, en vær likhet med virkelig utstyr er helt tilfeldig og ikke med vilje*

 

 

all input i en løftearm går ikke over i varmeenergi umiddelbart den går også over i bevegelsesenergi for å få løftearmen til å bevege seg.

 

*tillegg* vis all energi puttet inn i løftearmen blir varme i løftearmen tror jeg det er en stygg sjanse for at du har en brent motor eller stor feilkobling.

 

Spørsmålet er hvor det blir av denne energien hvis man istedet løfter en vekt opp og ned. Man har da ingen ekstern friksjon (talje, generator,ovn), ingen potensiell energi (vekten er løftet opp OG ned), og ingen kinetisk energi (vekten ligger i ro).

[Bisken]

Illustrasjonstegning:

[SirDrinkAlot]

Spørsmålet er hvor det blir av denne energien hvis man istedet løfter en vekt opp og ned. Man har da ingen ekstern friksjon (talje, generator,ovn), ingen potensiell energi (vekten er løftet opp OG ned), og ingen kinetisk energi (vekten ligger i ro).

Når du løfter denne 100kilos vekta opp så blir energien om til potensiell energi, det er svaret på spørsmålet ditt.

Du kan tenke på det som en strikk mellom jorda og vekta, når du løfter vekta opp så strekker du strikken.

 

Du må bruke mer energi på å senke løftearmen i tilfellet med generatoren en med tilfellet med vekta, der går en del av den potensielle energien med til å trekke armen ned.

Endret 10. januar 2010 av SirDrinkAlot

[Bisken]

Spørsmålet er hvor det blir av denne energien hvis man istedet løfter en vekt opp og ned. Man har da ingen ekstern friksjon (talje, generator,ovn), ingen potensiell energi (vekten er løftet opp OG ned), og ingen kinetisk energi (vekten ligger i ro).

Når du løfter denne 100kilos vekta opp så blir energien om til potensiell energi, det er svaret på spørsmålet ditt.

Du kan tenke på det som en strikk mellom jorda og vekta, når du løfter vekta opp så strekker du strikken.

 

"drar en snor med 100kilos kraft opp og ned"

[hean]

Illustrasjonstegning:

Går vel ikke helt an å sammenligne de situasjonene....

 

I S1 får armen hjelp av gravitasjonen for å komme i utgangsstilling mens i S2 ser det ut som om armen har en belastning på 100 kg både oppover og nedover.

[SirDrinkAlot]

"drar en snor med 100kilos kraft opp og ned"

Du får ikke noe energi ut av generatoren ved å senke løftearmen...

Disse 2 senarioene vil ikke bruke like mye energi, hadde du satt en grense på en hvis mengde energi hver gang ville senario 2 brukt mer energi siden løftearmen måtte gå til bake til stillingen slik at den kan løftes opp igjen, hadde den kunne bli sluppet ned av egen vekt ville det tatt lengere tid i senario 2 en, så du kunne ha løftet vekten flere ganger i motsettning til snora.

 

På generelt grunnlag kan jeg si at dette ikke bryter med konservasjon av energi uten at vi vet helt hvor alt energien går siden dette er et tankeeksperiment, prøv å lag maskinen og du vilfinne ut at energilovene holder...

Endret 10. januar 2010 av SirDrinkAlot

[SirDrinkAlot]

Her er et forslag til eksperiment du kan gjøre for å se at ernergilovene holder:

 

Lag en isolert boks med en løftearm som løfter en vekt på x kilo opp og ned og et termometer som måler temperaturen inni boksen, fyll boksen med vann eller evt. vent til alt inni boksen har nådd termisk likevekt før du måler temperaturen. Lag en identisk boks, men bruk oppsett nr 2 med en snor som drar en generator som bruker energien til å varme opp vannet med et varmeelement.

 

Bruk like mye energi til begge oppsettene og observer temperaturøkningen. Stemmer enrgilovene så vil temperaturen øke like mye i begge tilfellene. Jeg er villig til å satse alt jeg eier å har på at du ikke vil få et resultet som kontradikterer konservering av energi sant at du har gjordt dette riktig.

[Bisken]

"drar en snor med 100kilos kraft opp og ned"

Du får ikke noe energi ut av generatoren ved å senke løftearmen...

Disse 2 senarioene vil ikke bruke like mye energi, hadde du satt en grense på en hvis mengde energi hver gang ville senario 2 brukt mer energi siden løftearmen måtte gå til bake til stillingen slik at den kan løftes opp igjen, hadde den kunne bli sluppet ned av egen vekt ville det tatt lengere tid i senario 2 en, så du kunne ha løftet vekten flere ganger i motsettning til snora.

 

På generelt grunnlag kan jeg si at dette ikke bryter med konservasjon av energi uten at vi vet helt hvor alt energien går siden dette er et tankeeksperiment, prøv å lag maskinen og du vilfinne ut at energilovene holder...

 

Jau jeg har også tenkt litt på om det virkelig er mulig å få ut energi fra et negativt løft. Hvis dette ikke lar seg løse av finurlig mekanikk så kan man jo feste en talje i taket, og feste denne til en andre generator, og på den måten løfte med 100kg kraft både på positiv og negativ bevegelse. Som et tilsvarende eksempel kan man si at armen bruker 100kg kraft til å skrape mot veggen, og på den måten skape friksjon, kontra friksjonsløs løfting av en vekt opp og ned.

 

..og jeg har ikke spesielt lyst å lage en maskin for å teste dette. Jeg er fullstendig klar over at jeg ikke har motbevist energiloven, men jeg ønsker bare å forstå prinsippet med å bruke en effekt til å utføre et arbeid, kontra å ikke utføre et arbeid.

[stich_it]

Spørsmålet er hvor det blir av denne energien hvis man istedet løfter en vekt opp og ned. Man har da ingen ekstern friksjon (talje, generator,ovn), ingen potensiell energi (vekten er løftet opp OG ned), og ingen kinetisk energi (vekten ligger i ro).

når løftearmen har løftet opp vekten og så skal få den ned igjen, vil den benytte seg av den potensielle energien i vekten for å senke den ned igjen, den vil ikke tilføre mer energi så langt det ikke trengs.

 

du løfter opp og slipper ned.

 

tenk litt logisk på hvordan du gjør det når du løfter opp og slipper ned ting.

[Bisken]

Spørsmålet er hvor det blir av denne energien hvis man istedet løfter en vekt opp og ned. Man har da ingen ekstern friksjon (talje, generator,ovn), ingen potensiell energi (vekten er løftet opp OG ned), og ingen kinetisk energi (vekten ligger i ro).

når løftearmen har løftet opp vekten og så skal få den ned igjen, vil den benytte seg av den potensielle energien i vekten for å senke den ned igjen, den vil ikke tilføre mer energi så langt det ikke trengs.

 

du løfter opp og slipper ned.

 

tenk litt logisk på hvordan du gjør det når du løfter opp og slipper ned ting.

 

Prøv å senk en vekt på 100kg selv, og se om du får mer eller mindre energi av dette. Det står klart og tydelig at den ikke slippes ned, men senkes.

[hean]

når løftearmen har løftet opp vekten og så skal få den ned igjen, vil den benytte seg av den potensielle energien i vekten for å senke den ned igjen, den vil ikke tilføre mer energi så langt det ikke trengs.

Så lenge vekten ikke har fritt fall på vei ned må man benytte en kraft på å hindre vekten i å falle...

[stich_it]

*snip*

 

 

*snip*

 

ja ser jo dette var litt dårlig forklart ja.

 

for å senke vekten ned trenger du ikke tilføremer energi for å få den NED, skal du ha en kontrolert nedsenking må det tilføres energi for å bremse fallet.

energien som brukes på dette vil da være tilnærmet lik energien som er lagret i den hevede vekten.

 

du legger ikke sammen energien som brukes på å bremse fallet og energien som er lagret i den hevede vekten, de motarbeider værandre.

 

For every action there is a equal and opposite reaction