Тема «КПД простых механизмов» КЕЙС №1

Изобретатель Иванов Сергей Павлович утверждал, что он создал простейший механизм для поднятия грузов с КПД = 110 %. Защищая свою разработку, он заявил, что бесполезную работу, которая тратилась на нагревание трущихся деталей при подъёме, он исключил. Для этого обычные тросы он заменил на шёлковые, которые постоянно увлажнялись за счет смачивания их водой.

Его оппонентами стали мастер цеха и экономист завода, которые доказали, что его изобретение не продумано серьёзно и требует доработки.

Вопросы к кейсу

- Какие аргументы могли выдвинуть мастер цеха и экономист?

- Есть ли физические неточности в тексте?

Экологическая проблема использования тепловых машин состоит в том, что выбросы тепловой энергии неизбежно ведут к нагреванию окружающих предметов, в том числе атмосферы. Ученые давно бьются над проблемой таяния ледников и повышения уровня Мирового океана, считая основным фактором влияния деятельность человека. Изменения в природе приведут к перемене условий нашей жизни.

Где же применяются тепловые двигатели?

Автомобили, работающие на двигателях внутреннего сгорания, тепловозы, ходящие по железным дорогам, пароходы - по водным траекториям, ракетные двигатели - везде применяются тепловые двигатели в той или иной вариации.

Какие же экологические проблемы возникают , в связи с использованием тепловых машин?

1. Выбросы вредных веществ в атмосферу.

Во-первых, при сжигании угля и нефти в атмосферу выделяются азотные и серные соединения, губительные для человека. Во-вторых, в процессах используется атмосферный кислород, содержание которого в воздухе из-за этого падает.

2. Тепловое зарязнение .

Производство механической и электрической энергии не может осуществляться без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты, что не может не приводить к увеличению средней температуры на планете.

=> 3. "Парниковый эффект" (за счет увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере) Смотри приложение.

4. На атомных электростанциях иная экологическая проблема использования тепловых машин - безопасность и захоронение радиоактивных отходов.

Пути решения

1. Чтобы снизить энергопотребление, следует повысить КПД двигателя для проведения одной и той же работы =>

2. Переход к энергосберегающим технологиям

3. Внедрение их в промышленность

Рычаг - простейший механизм, позволяющий меньшей силой уравновесить большую;   представляет собой твёрдое тело, вращающееся вокруг неподвижной опоры.  рычаг используется для получения большего усилия на коротком плече с   меньшего усилия на длинном плече (или для получения большего перемещения на  длинном плече с меньшего перемещения на коротком плече) . сделав плечо  рычага достаточно длинным, теоретически, можно развить любое усилие.  во многих случаях в повседневной жизни мы пользуемся такими простейшими  механизмами, как:   •наклонная плоскость,  •с блоков,  •используют также клин, винт.  такие инструменты, как мотыга или весло, применялись, чтобы уменьшить силу,  которую необходимо было прикладывать человеку. безмен, позволивший изменять  плечо приложения силы, что сделало использование весов более удобным. пример  составного рычага, используемого в повседневной жизни, можно найди в щипчиках  для ногтей. подъемные краны, двигатели, плоскогубцы, ножницы, а также тысячи  других механизмов и инструментов используют рычаги в своей конструкции.  рычаги так же распространены и в быту. вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но эффективный рычаг. то же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть. при работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.  другой яркий пример рычага в повседневной жизни – самая обычная дверь. попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. дверь будет поддаваться тяжело. но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.  прыжки в высоту с шестом – тоже наглядный пример. при рычага длинной около трех метров (длинна шеста для прыжков в высоту – около пяти метров, следовательно, длинное плечо рычага, начинающееся в месте перегиба шеста в момент прыжка, составляет около трех метров) и правильного приложения усилия, спортсмен взлетает на головокружительную высоту до шести метров.