On Friday, 10 December 2021 at 13:30:45 UTC+1, a a wrote:
> On Friday, 10 December 2021 at 08:38:54 UTC+1, WS wrote:
> > piątek, 10 grudnia 2021 o 07:29:57 UTC+1 A S napisał(a):
> >
> > > No ale zaraz - każde urządzenie napędzane przepływem fluidu można zamknąć w
teoretycznej ramce
> > > i powiedziec, że teoretyczna moc max. jest przez tą ramkę ograniczona. Nie
ruszasz przepływu
> > > spoza ramki, nie zxakłócasz go i tylko energia przepływu przez ramkę może
zostać zamieniona
> > > w użyteczną pracę. Wszelkie profile nośne, Darreusy, Clark-Y to religia
sprawnościowa, zorientowana
> > > na moc użyteczną, a może na pracę przy minimalnym przepływie, a może koszt
utrzymania.
> > Podany tu przykład z żaglem (bojery, żaglówka) jest w sumie idealny. Pływałeś
kiedyś?
> > Bierzesz ta "ramkę" wyznaczona przez żagiel i uważasz, że im większa, tym
lepiej... a to tak zupełnie nie działa...
> >
> > kursy względem wiatru i ustawienie żagla:
https://pl.wikipedia.org/wiki/Kurs_(%C5%BCeglarstwo)
> > czyli np. płynąc fordewindem (wieje od tyłu) ustawiamy żagiel w bok, prostopadle
do osi łodzi, ma wtedy najwięjkszą powierzchnię prostopadle do osi wiatru, czyli niby
idealnie, a łódka tak sobie płynie, nie przekracza prędkości wiatru...
> > za do w bajdewindzie (czyli tak dość mocno pod wiatr) żagiel jest prawie wzdłóż
osi łodzi, czyli pi razy oko 45 stopni do wiatru, ta "ramka" wiatru z którego możemy
korzystać jest mniejsza, wieje niekorzystnie, bo prawie od przodu, a łódka
zapiernicza ;) Dlaczego? Bo nie wykorzystuje siły pchającej wiatru, tylko z żagla
robi się profil "lotniczy" i powstaje na nim siła nośna, która jest wielokrotnie
większa od tej "pchajacej" wiatru (w tym wypadku raczej hamującej) . Im szybciej
płyniemy, tym ta siła się zwiększa, bo większa jest nasza predkość względem wiatru
pozornego (rzeczywisty + wynikający z pędkości łodzi). Czyli np. wieje 20km/h, my
płyniemy 40, odczuwamy wiatr bedący wypadkową (czyli np. 50km/h) i to on generuje tą
siłe aerodynamiczną...
> deluzje żeglarskie j.w.,
> są dokladnie wyjaśnione na każdym kursie żeglarskim
> i jak kto nadal nie kuma, a nie chc e szukac w internecie,
> to napiszę potem
>
> Ale było pytanie o podstawe programową z fizyki w szkole podstawowej, na podstawie
której uczeń klasy podstawowej obliczy na palcach maksymalną moc turbiny wiatrowej
spotkanej na polu, czy na zdjęciu, czy na video
>
> I tutaj są 2 linki
>
> https://podstawaprogramowa.pl/Szkola-podstawowa-IV-V
III/Fizyka
>
> https://cke.gov.pl/images/_EGZAMIN_OSMOKLASISTY/Pods
tawa_programowa/SP_PP_Fizyka.pdf
>
> ==
> Ruch i siły. Uczeń:
>
> opisuje i wskazuje przykłady względności ruchu;
> wyróżnia pojęcia tor i droga;
> przelicza jednostki czasu (sekunda, minuta, godzina);
> posługuje się pojęciem prędkości do opisu ruchu prostoliniowego; oblicza jej
wartość i przelicza jej jednostki; stosuje do obliczeń związek prędkości z drogą i
czasem, w którym została przebyta;
> nazywa ruchem jednostajnym ruch, w którym droga przebyta w jednostkowych
przedziałach czasu jest stała;
> wyznacza wartość prędkości i drogę z wykresów zależności prędkości i drogi od czasu
dla ruchu prostoliniowego odcinkami jednostajnego oraz rysuje te wykresy na podstawie
podanych informacji;
>
> Czyli uczeń potrafi określić, czy wiatr wieje , z jakiego kierunku i czy jest
silny, czy slaby
>
> ==
>
> stosuje pojęcie siły jako działania skierowanego (wektor); wskazuje wartość,
kierunek i zwrot wektora siły; posługuje się jednostką siły;
> rozpoznaje i nazywa siły, podaje ich przykłady w różnych sytuacjach praktycznych
(siły: ciężkości, nacisku, sprężystości, oporów ruchu);
> wyznacza i rysuje siłę wypadkową dla sił o jednakowych kierunkach; opisuje i rysuje
siły, które się równoważą;
> opisuje wzajemne oddziaływanie ciał posługując się trzecią zasadą dynamiki;
> analizuje zachowanie się ciał na podstawie pierwszej zasady dynamiki;
> posługuje się pojęciem masy jako miary bezwładności ciał; analizuje zachowanie się
ciał na podstawie drugiej zasady dynamiki i stosuje do obliczeń związek między siłą i
masą a przyspieszeniem;
>
> Czyli uczeń potrafi opisac i zmierzyc porónawczo siłę wiatru, stosując siłomierz i
doczepiony wiatraczek lub żagielek ( stosowany na lotniskach klubowych) i to
doświadczalnie
>
> ==
> doświadczalnie:
>
> ilustruje: I zasadę dynamiki, II zasadę dynamiki, III zasadę dynamiki,
> wyznacza prędkość z pomiaru czasu i drogi z użyciem przyrządów analogowych lub
cyfrowych bądź oprogramowania do pomiarów na obrazach wideo,
> wyznacza wartość siły za pomocą siłomierza albo wagi analogowej lub cyfrowej.
> --
>
> Energia. Uczeń:
>
> posługuje się pojęciem pracy mechanicznej wraz z jej jednostką; stosuje do obliczeń
związek pracy z siłą i drogą, na jakiej została wykonana;
> posługuje się pojęciem mocy wraz z jej jednostką; stosuje do obliczeń związek mocy
z pracą i czasem, w którym została wykonana;
> posługuje się pojęciem energii kinetycznej, potencjalnej grawitacji i potencjalnej
sprężystości; opisuje wykonaną pracę jako zmianę energii;
> wyznacza zmianę energii potencjalnej grawitacji oraz energii kinetycznej;
> wykorzystuje zasadę zachowania energii do opisu zjawisk oraz zasadę zachowania
energii mechanicznej do obliczeń.
>
>
> Czyli wie, że powietrze ma masę i gdy wiatr wieje, potrafi pobliczyć energie
kinetyczną 1m3 powietrza o prędkości V
>
> I wie, że ta energia kinetyc zna powietrza, może się zamienic w energię mechaniczna
wiatraka z określonymi stratami, sprawnością, ale nie 100% vs. 100%
>
> Uczen potrafi odczytać ciężar właściwy powietrza
> dla róznej temperatury, róznej gęstości, róznej wilgotności
>
> np. z tego źródla
>
> http://iletowazy.pl/gazy/ile-wazy-powietrze/
>
>
> Poniżej tabele wag powietrza w zależności od temperatury i wilgotności:
>
> Dla powietrza suchego:
>
> 1m3 powietrza przy temperaturze -50 °C waży 1,548 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze -30 °C waży 1,453 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze -10 °C waży 1,342 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 0 °C waży 1,293 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 10 °C waży 1,247 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 20 °C waży 1,205 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 30 °C waży 1,165 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 50 °C waży 1,093 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 100 °C waży 0,946 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 200 °C waży 0,746 kg
>
> Dla powietrza w zależności od wilgotności
>
> 1m3 powietrza przy temperaturze 0 °C i wilgotności 0% waży 1,294 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 0 °C i wilgotności 50% waży 1,291 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 0 °C i wilgotności 100% waży 1,290 kg
>
> 1m3 powietrza przy temperaturze 10 °C i wilgotności 0% waży 1,248 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 10 °C i wilgotności 50% waży 1,245 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 10 °C i wilgotności 100% waży 1,241 kg
>
> 1m3 powietrza przy temperaturze 20 °C i wilgotności 0% waży 1,206 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 20 °C i wilgotności 50% waży 1,200 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 20 °C i wilgotności 100% waży 1,194 kg
>
> 1m3 powietrza przy temperaturze 22 °C i wilgotności 0% waży 1,197 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 22 °C i wilgotności 50% waży 1,191 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 22 °C i wilgotności 100% waży 1,185 kg
>
> 1m3 powietrza przy temperaturze 24 °C i wilgotności 0% waży 1,189 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 24 °C i wilgotności 50% waży 1,182 kg
> 1m3 powietrza przy temperaturze 24 °C i wilgotności 100% waży 1,175 kg
>
> ==
> Uczeń potrafi obliczyć pole powierzchni przekroju zakreś,loanego przez wirnik
turbiny wiatrowej, pionowej, czy ppoziomej, czy skośnej, czy jakiejkolwiek
>
> Czyli potrafi obliczyć energie kinetyc zną 1m3 powietrza
> gdy wiatr wieje z prędkością V
>
> 2. Wzór na energię kinetyczną
>
> Jaki jest wzór na energię kinetyczna? Energię kinetyczną Ek wyrażamy wzorem Ek=
(mV2)/2, gdzie m to masa a V to prędkość.
> Ek=m?V**2/2
>
> https://leszekbober.pl/fizyka/praca-moc-energia/ener
gia-kinetyczna/#:~:text=Jaki%20jest%20wz%C3%B3r%20na
%20energi%C4%99%20kinetyczna%3F%20Energi%C4%99%20kin
etyczn%C4%85,cdot%20V%5E2%7D%20%7B2%7D%20Jednostk%C4
%85%20energii%20kinetycznej%20jest%20d%C5%BCul.
>
> Czyli wszystko potrafi
Teraz Janek ze szkoły ma zajęcie dodatkowe, gdyz po szkole analizuje, ile energii
produkuje każdy wiatrak w okolicy, w internecie

A robi to bardzo prosto

Przyjmuje, że cięzar 1m3 powietrza to 1kg (może być więceju, mniej, w zależności od
cisnienia i wilgotponości powietrza - patrz tabela powyżej)

I na przykład odczytuje z prognozy pogody, że wiatr będzie wiał z prędkością 10 m/s
czyli 10 x 3600 m/ 3600s = 36 km/godz

Czyli przez wycinek powierzchni o polu przekroju 1m2
przepłynie w ciągu 1 sekundy 10 m3 powietrza, czyli 10 kg
z prędkością 10m/s

Czyli energia wiatru, przepływającego przez szczelinę o powierzchni 1m2
wyniesie (m x V**2)/2
i po podstawieniu
(10kg x 10m/s x 10m/s)/2 = 500kg * m2/s2 = 500 dżuli


a tu przykład z internetu
https://zpe.gov.pl/a/energia-kinetyczna-rozwiazywani
e-zadan/DP9XUg2Bf
--

Przykład 1

Oblicz energię kinetyczną wózka widłowego o masie 300 kg, poruszającego się z
prędkością 5 ms.
Dane:
m = 300 kg,
v=5 ms.
Szukane:
Ekin=?
Rozwiązanie:
Energię kinetyczną obliczamy, korzystając z wcześniej zapisanego wzoru:
Ekin=1/2?m?v2=1/2?300 kg?(5 m/s)2=150?25 kg?m2/s2=3750 J.
Odpowiedź:
Energia kinetyczna wózka wynosi 3750 dżuli.

--

Teraz definicja dżula

Dżul - Wikipedia, wolna encyklopedia
https://pl.wikipedia.org/wiki/Dżul

Dżul (J) - jednostka pracy i energii - w tym ciepła - w układzie SI . Jeden dżul to
praca wykonana przez siłę o wartości 1 N przy przesunięciu punktu przyłożenia siły o
1 m w kierunku równoległym do kierunku działania siły . 1 J = 1 N?m Związek z mocą: 1
J = 1 W?s

1 J = 1 W *s

czyli w naszym przykładzie
500J = 500W *s

i to jest energia wiatru, przepływającego przez szczeline o rozmiarze 1m x 1m

z prędkością 10m/2 czyli 36km/godz

Jaka sprawnośc przetwarzania energii kinetycznej na mechaniczną:

maksymalnie:

https://engineercalcs.com/how-to-calculate-wind-turb
ine-power-output/

Betz Limit in wind power extraction

In 1919, Albert Betz, a German physicist, made a discovery on the efficiency of wind
turbines. They can't convert more than 59.3% of the wind's kinetic energy into
mechanical energy.

Czyli 500W *s x 59,3% = 296,50 W *s

Pomijamy sprawnośc projektu wiatraka i sprawnośc generatora, straty na cieplo, które
ustalimy doświadczalnie, dokonując pomiaru, ile mocy otrzymujemyz generatora (jaki
prąd, jakie napięcie, pod obciązeniem)

I z taka wiedzą Jasio ze szkoły podstawowej może jeździc na każda konferencję
klimaktyczną na swiecie, ONZ, UNFCC
i analizować, obliczac moc wszystkich wiatraków produkowanych przez chinskich Zenków
i sprzedawanych na caly świat