3. Vettä pumpataan avoimesta vesisäiliöstä toiseen avoimeen vesisäiliöön 45 m korkeammalle. Millaisella teholla sähköenergia muuttuu lämmöksi tässä prosessissa, kun sähkökäyttöinen pumppu käyttää energiaa teholla 20 kW ja veden tilavuusvirta on 0.03 m3/s? Entä mikä on pumpun hyötysuhde? Oletetaan, että veden tiheys on 1000 kg/m3 ja että veden nopeus on vakio.
Hei auttakee kyseisessä tehtävässä olen jumittunut tehtävän kanssa todella pahasti enkä edisty siinä lainkaan. Kiitoksia avusta jo valmiiksi ja jos joku osaa kerro minulle laskun välivaiheet!
Hei auttakee kyseisessä tehtävässä olen jumittunut tehtävän kanssa todella pahasti enkä edisty siinä lainkaan. Kiitoksia avusta jo valmiiksi ja jos joku osaa kerro minulle laskun välivaiheet!
Vastaukset 51
Vanhimmat
Varmaankin joudut taistelemaan tehtävän kanssa hamaan tuomiopäivään saakka.
Laske pumpatun veden potentiaalienergia.
Valitse määräksi vaikka 1 kuutiometri.
Vaihtoehtoisesti voi pumppausajaksi valita vaikka minuutin, ja laskea siitä pumpattu vesimäärä.
Yksinkertaisilla valinnoilla tehtävä muuttuu heti paljon helpommaksi ja loppu on helppoa.
Jos joskus osaa jo jotain, voi alkaa käyttää suoraan kirjaimia m ja t.
"ja että veden nopeus on vakio"
Pumpussa veden nopeus ja siten liike-energia kasvaa. Yläsäiliössä tuo energia muuttuu myös lämmöksi. Tämä siis sisältyy jo kysyttyyn hyötysuhteeseen.
E = m g h # korkeudelle h nostetun massan potentiaalienergia
dE/dt = P = (dm/dt) g h # nostoon tarvittava teho
dm/dt = roo G # roo on tiheys ja G tilavuusvirta
P_l = P_s - P # lämmöksi muuttuva teho, kun P_s on sähköteho
Energioista ymmärtämättömän logiikkaa tällaim.
Ota vaikka se 0,03 kuutiota vettä, se painaa 30 kg, ja sen nostamiseen tarvitaan voima 30*g Newtonia, ja kun se olisi saatava sekunnissa 45 m korkeuteen, nopeus olisi oltava 45 m/s, ja kun teho on voima*nopeus, saat nostotehon.
Tämän tehon ja sähkötehon erotus menee lämmöksi ja niiden suhde on hyötysuhde.
Ei veden nopeus ole 45 m/s. Jos olisi, niin sen kineettisestä energiasta menisi suurin osaa ihan hukkaan.
Vettä liikkuu isompi määrä kerrallaan paljon hitaammin.
Saat numeroarvot sijoittamalla kyllä ihan oikean vastauksen, mutta ...
MITÄ, MITÄ nyt ??
Voi hyvä tavaton, ettekö te noviisit ymmärrä tilavuusvirran käsitettä, laskennan kannalta on yhdentekevää kuinka suhteet määritellään, tai onko niillä mitään yhteyttä realismin kanssa.
Onnea jatko-opiskeluunne, sitä tulette taatusti tarvitsemaan.
Kyllä me hallitsemme rakettitieteen ja 5 bar alipaineenkin. Tuommoinen 45 m/s on aivan lasten leikkiä. Joku 45 km/s saattaisi tuottaa jo jotain mielenkiintoista.
Mistä olet saanut päähäsi jonkin 45 m/s virtausnopeuden ?
Em. laskuesimerkissä oli käytetty selvyyden vuoksi 30 L ja 45 m/s koska ne olivat valmiita annettuja lukuarvoja.
Todennäköisesti osamääräsi ei riitä ymmärtämään, että laskennallisesti 30*45, 300*4,5 tai 3000*0,45 päätyvät samaan tulokseen, ja luulit että 45 m/s olisi jotenkin oletettu nopeus.
Mikäli vastukset, sähkömoottorin ja pumpun hyötysuhde tunnettaisi, niin vakiovirtauksen nopeus olisi määriteltävissä, mutta sitä ei tässä tehtävässä kysytty, eikä kerrottu.
No ehkä tämä tuottaa joillekin ymmärrysongelmia, ja saa heidät jopa sen avoimesti ilmaisemaan.
Jatka vain hörhöilyä. Ei se lopputulokseen mitään vaikuta.
Olet selvästi venäläinen suuta soittava peruskoululainen.
Jos käyttää valmiita johdettuja ja toimivia kaavoja, niin pitää olla hiukan järkeä olla valehtelematta ja selittelemättä jotain nopeuksista tai tms, joista ei ymmärrä yhtikäs mitään.
Muista jatkossa: Olet aina väärässä! Ikuisesti.
Heh, taisi osua !
Jos massaan m kohdistuu gravitaatiovoima mg ja siihen vaikuttaa ylöspäin suuntautuva voima - mg niin voimathan ovat tasapainossa. Miksi massa m liikkuisi mihinkään?
Tmä kommentti oli tarkoitettu Anonyymille 2023-04-25 20:24:21.
Eipä tullut vastausta.
Siis: miten kappale voisi nousta vaikka gravitaatiovoima ja ylös työntävä voima kumoavat toisensa?
Mitä oikein tarkoitat ?
Jos voimat olisivat eri suuruisia, massa kiihtyisi, tasainen nopeus edellyttää nimenomaan voimien tasapainoa.
Kyllä tehtävässä vaaditaan työntävää voimaa joka työntyessään työntää vettä edellään.
Huoh ...
Sinuun osui ja upposit syvälle valheiden suohon.
Voi hyvä nuori ystäväni, olet erehtynyt väärälle palstalle, täällä olisi tarkoitus keskustella fysiikasta.
Ikäisillesi löytyy kyllä sopivampiakin alustoja tuon pahan olosi purkamiseen.
Tarkoitan juuri sitä mitä kirjoitin. Jos kappaleeseen vaikuttaa kaksi vastakkaissuuntaista samansuuruista voimaa niin eihän se kappale liiku minmnekään .
Miten siis tuon Anonyymin 30 g newtonia pystyy nostamaan 30 kg:n massan?
ihan helposti, kunhan se vain on ensin saatu liikkeelle!
Lainaus Newtonin alkeista:
" Mekaniikan ensimmäisen peruslain mukaan kappaleen liike on tasaista, jos siihen ei vaikuta mikään ulkoinen voima, tai jos siihen vaikuttavien voimien vektorisumma on nolla. "
Ilmeisesti olet ymmärtänyt hieman väärin kysymyksen.
Lähdet ajatuksesta että esim. 30 kg massa nostetaan paikoiltaan 45 m korkeuteen sekunnissa, joka vaatisi tehoa hieman vajaa 14 kW, koska kiihdyttäminen vaatii hieman painoa suuremman voiman.
Kun nopeus on saavutettu, kiihdyttävää voimalisäystä ei enää tarvita.
Tehtävässä kysyttiin vakiotehoa, mikäli olisi kysytty em. kiihdyttämiseen tarvittavaa tehoa, väitän että tältä palstalta ei löydy osaajaa, joka ratkaisee sen laskemalla.
En minä lähde mistään tuollaisesta ajatuksesta. Sinä tässö et ymmärrä yksinkertaista ja täsmällistä kysymystä. Jos sinä työnnät Paavoa voimalla F ja hän sinua voimallsa - F niin ettehän te liiku muhinkään.
Minkä ikäinen olet ?
Aika hyvä haaste.
Toi massan nosto menisi kai että P=m*(g+s''(t))*s'(t), ja rajat t=0 >s=0,v=0 ja t=1 >s=h.
Löytyykö ratkaisu ?
Kyllä minulla on tästä asiasta käsitys. Halusin vain herättää keskustelua siitä, ettei tuo "itsestään selvä" asia olekaan niin itsestään nselvä.
Mutta asia näkyy ketjum perusteella jääneen joiltain anonyymeiltä ymmärtämättä.
No totta kai !
Olisit aivan mainiosti voinut jättää tuon nolon selittelyn ja vain hävennyt itseksesi.
Kun et käsitä, mistä on kyse, niin "ei maha mittään".
Joko olet lopettanut vaippojen käytöstä vai käytätkö niitä jälleen?
Sen sijaan, että eräs Anonyymi olisi vastannut fysiikkaa koskevaan kysymykseen fysiikkaa käyttäen hän on turvautunut naiiviin ad hominem-jokelteluun..
Minkäänlaista fysiikkaan perustuvaa vastausta hän ei ole esitttänyt vaikka tässä Fysiikka-palstalla ollaan.
Joo niin, vaikka Paavoja työnnellään voimilla F, ei ne liiku mihinkään, kyllä vysiikka on ihmeellistä.
Kyllä tärkeintä on kysyä ikää niin että alaikäiset ei pääse palstalla fysiikan tehtäviä ratkomaan.
Ei ikäkysely koskenut alaikäisiä, vaan palstoilla riehuvaa alipaineukkelia, jolla fotonit on jo pahasti hidastuneet.
Nuo Paavojutut kun kuulostivat kovin samanlaisilta horinoilta.
Et näköjään, lässyttäjä-Anonyymi, ymmärtänyt tätäkään esimerkkiä. Ei tässä "Paavoja työnnetä", vaan sinå ja Paavo työnnätte toisianne vastakkaisiin suuntiin samansuuruisilla voimilla. Eihän kumpikaan liiku silloin.
Samoin, jos massaa m työnnetään tai vedetään ylöspäin voimalla mg niin samankokoinen alaspäin vaikuttava gravitaatiovoima mg kumoaa tämän voiman eikä taakka lähde liikkeelle.
Tämän täytyy olla "APH"
Muuten onko nyt todella nimi, että kukaan ei osaa ratkaista esitettyä yhtälöä
P=m*(g+s''(t))*s'(t),
Ja keskustelu on pelkkää noviisien temmellystä.
Miksi tuommoinen yhtälö pitäisi ratkaista?
Mitenkä se ikä vaikuttaa tehtävän ratkaisuun?
Eihän sitä kysytty aloituksessa.
Nyt on tehtävän ratkaissut onnellinen kymmenen pisteen ja papukaijamerkin uusi omistaja.
Jos joku kysyy jotain, niin silloin kun ei osaa, on paras todeta että miksi pitäisi ?
Jos ei tajua asiasta mitään niin silloin kannattaa möläyttää jotain alytöntä.
Niinpä, tämähän oli variaatio alkuperäisestä kysymyksestä poiketen siinä että nopeus ei ole vakio, mutta näyttää aloittelijoille ylivoimaiselta.
Tasapasussa putkessa on nopeuden säätäminen todella helppoa.
Jos luottotiedot on kunnossa niin ota vaikka pikavippi millä voit maksaa laskun pois. Saat sillä tavalla lisää aikaa ratkaista ongelman.
joop aika nopeaa vettä 45 metriä sekunnissa eli mitä tekee kilometreja tunnissakin... aika kovaa vauhtia, ei taida aivan kupariputket kestää paineita.
Senpä vuoksi fysiikan koulutehtävissä nykyään oletetaankin putkien olevan erikoisvahvistettua titaania.
Tuosta on hyvä huomauttaa tehtävän ratkaisun yhteydessä.
teoreettinen pumppaustehon tarve lasketaan näin:
P = massavirta*ominaistilavuus*paine-ero
P = (0,030*1000)*(0,001)*(1000*9,81*45) = 13244 W eli noin 13,2 kW
koska sähkönkulutus on 20 kW, niin erotus 20-13,2 = 6,8 kW muuttuu lämmöksi ja hyötysuhde on 13,2/20 = 0,66 eli 66 %
Brawoo !
Loistavaa laskimen käytön hallintaa, 30*g*45 Nm/s on todellakin 13,2 kW.
Ei ole, koska g:llä on yksikkökin, ei se ole dimensioton suure.
m/(s^2) * Nm/ ei siis ole W, eikä kW.
Foorumin softa ei näköjään tykkää sekunnista, koska tiputti sen alkuperäisestä tekstistä pois. Tulostaisikohan ctrl plus v yhdistelmällä toisella yrittämällä asian oikein, eli kuten ctrl plus c koneen muistiin jo oikein tallentui.
Ei ole, koska g:llä on yksikkökin, ei se ole dimensioton suure.
m/(s^2) * Nm/s ei siis ole W, eikä kW.