Verkningsgrad
Hej vänner!
Jag håller på med en uppgift i biomekanik i en kurs på universitetet. Har försökt kolla kursboken, googla och allting men förstår inte riktigt hur jag ska räkna ut fråga 2 om verkningsgrad...
Pontus som tränar och tävlar i friidrott vill testa ut sin power vid benmuskelarbete. Han och några kamrater väljer att göra ett s.k. Margaria-Kalaman powertest. De använder en trappa med en exakt steghöjd på 20 cm samt tidtagning med hjälp av fotoceller placerade på trappsteg 3 (start) och 9 (stopp). Pontus startar löpningen 6 meter framför trappan och springer sedan så snabbt som möjligt uppför med tre trappsteg per löpsteg (se bild). Den vertikala höjden bestäms genom att antalet trappsteg multipliceras med trappstegshöjden. Under försöket uppmättes tiden till t = 0.5 sekunder. Pontus väger 70 kg.
1. Hur stor var medeleffekten under testet?
Testet räknar ut Watts via formeln (Margaria, Aghemo & Rovelli 1966, Kalamen 1968)
P= Power i Watts
M= massa/kroppsvikt i kg
D= vertikal distans = antalet trappsteg * steghöjd = 1,8
T = tid, i sekunder
9,82 gravitationen
P = (M * D) * 9,82 / t
P = (70 * 1,2) * 9,82 / 0,5 = 1649,75W (avrundat 1650N)
Medeleffekt: 1650 / 0,5 = 3300 W
Om verkningsgraden vid testet var 25%, hur stor var då den totala energiproduktionen under arbetet?
V (verkningsgrad) = E nyttig energi/ E tillförd energi
V = 25% = 0,25
1 / 0,25 = 4
4 * 1650 W = 6600
E nyttig energi = 1650 J
E tillförd energi = 6600 J
Kan det vara så eller hjälp!
Hej och välkommen hit.
Du har räknat rätt på siffrorna, men enheterna är inte rätt.
"Power" heter effekt på svenska, och är energi (arbete) per tidsenhet. Samma arbete på kortare tid betyder högre effekt.
På ett ställe råkade du skriva N också. Newton är enheten för kraft. Kraft gånger sträcka är energi, så 1Joule = 1 Newtonmeter.
1 W = 1 Nm/s
Testet verkar mäta benmusklernas effekt, men inte någon verkningsgrad.
bianca123 skrev:Hej vänner!
[...]
1. Hur stor var medeleffekten under testet?
Testet räknar ut Watts via formeln (Margaria, Aghemo & Rovelli 1966, Kalamen 1968)
P= Power i Watts
M= massa/kroppsvikt i kg
D= vertikal distans = antalet trappsteg * steghöjd = 1,8
T = tid, i sekunder
9,82 gravitationenP = (M * D) * 9,82 / t
P = (70 * 1,2) * 9,82 / 0,5 = 1649,75W (avrundat 1650N)Medeleffekt: 1650 / 0,5 = 3300 W
Du har redan räknat ut medeleffekten som 1650 W. Om du läser artikeln av Margaria m.fl. ser du att formeln du använder ger medeleffekten över tiden . Det du gjort nu är att dela en medeleffekt med tid för att få medeleffekten vilket är nonsens.
Om verkningsgraden vid testet var 25%, hur stor var då den totala energiproduktionen under arbetet?
V (verkningsgrad) = E nyttig energi/ E tillförd energi
V = 25% = 0,25
1 / 0,25 = 44 * 1650 W = 6600
E nyttig energi = 1650 J
E tillförd energi = 6600 J
Kan det vara så eller hjälp!
Ja, det ser rätt ut. Du måste tillföra 4 gånger så mycket som du nyttjar på grund av den låga verkningsgraden på 25 %.
Sedan går det att diskutera några saker ur en fysikers synpunkt men jag tror inte de är fullt så noggranna på din utbildning. Speciellt anser jag att du bör uttrycka verkningsgraden i termer av effekt istället för energi då du inte med säkerhet kan säga att därför att energianvändningen förmodligen är icke-linjär. Du har således egentligen hoppat över ett par steg i din beräkning utan motivation.
