Energie berekenen

[nrg]

beste mensen,

Ik ben bezig met een voetgenerator.

Nu ben ik aan het berekenen hoeveel energie ik in theorie op zou kunnen wekken met de volgende gegevens:

het voetpedaaltje maakt een neerwaartse beweging van 10 cm.

de maximale kracht die het mag kosten om het pedaal naar beneden te drukken is 10 kilo.

de snelheid van het indrukken is 0,2 meter per seconde ( of zou dat te snel zijn?)

is de volgende berekening dan juist?

Potentiele energie:

E= m x g x h

E = 10 x 0,2 x 0,1 = 10 Joule = 0,2 Watt per trap.

Klopt dit zo, het lijkt mij erg weinig....

Ik doe er 0,5 seconde over om het pedaaltje 10 cm. in te trappen dus 0,2 meter per seconde.

over 100 x trappen doe ik 50 seconden.

Doe ik het zo goed??

Alvast bedankt!

[klazon]

E = 10 x 0,2 x 0,1 = 10 Joule = 0,2 Watt per trap.

De eerste fout die je maakt is dat je energie en vermogen door elkaar haalt.

Begin eens hier: 1J = 1Ws.

[StrangeQuark]

Verder denk ik dat je voet met meer dan g op de pedaal neer kan komen. G is de valversnelling, dus de hoogte energie die je hier instopt is die van een steen van 10 kg die je vanaf 10 cm hoogte naar beneden laat vallen. Verder haal je versnelling en snelheid door elkaar.

[nrg]

Oké,

dus dan zou het er zo uit moeten zien:

E = m x g x h

E = 10 x 9,81 x 0,1 = 9,81 Joule = 9,81 watt seconde

Lijkt dit er meer op?

[StrangeQuark]

Maar je laat je voet toch niet vallen alsof je een steen laat vallen? Misschien oefen je wel meer of minder kracht uit.

[nrg]

@ strangeQuark

wat zou jij voor waarden nemen?

Ik wil graag weten wat ik ongeveer kan verwachten qua energie, het komt niet zo heel nauw.

Ik denk zelf dat het trappen wel redelijk te vergelijken valt met het laten vallen van een 10 kilo zware steen op het pedaal of schat ik het nou helemaal verkeert in?

[Phys]

de maximale kracht die het mag kosten om het pedaal naar beneden te drukken is 10 kilo.

Dit is de essentiële zin waarin een dubieuze aanname wordt gedaan.

Om te beginnen wordt een kracht uitgedrukt in Newton, niet in kilogram. Als men dit toch doet, wordt doorgaans bedoeld een kracht gelijk aan de zwaartekracht op een massa van 10 kg, dus F=10.g (jij ook?)

Verder vraag je je af hoeveel energie je kúnt opwekken met zo'n voetgenerator. Dan mag je dus redelijk wat kracht zetten lijkt me. Ik weet niet wat voor opstelling je voor ogen hebt, maar je zou zelfs kunnen zeggen dat de kracht gelijk is aan de zwaartekracht op jezelf, dus F=80.g voor een persoon van 80 kg: hij gaat dan met zijn volle gewicht op het pedaal staan. Als de persoon moet zitten (zoals in een auto), is dat natuurlijk minder.

Dus: wat is je bedoeling? De maximale kracht die je met je voet kunt uitoefenen? Over welke tijdsduur? Hoe is de persoon gepositioneerd? Op basis daarvan kun je een 'redelijke' aanname doen.

[nrg]

bedankt voor je/jullie reactie,

het gaat erom dat een klein kind hem nog kan bedienen, dus een kind van een kilo of 18, het hoeft niet de bedoeling te zijn dat het kind hier met z'n volle gewicht op moet staan vandaar dat ik 10 kilo als regel heb genomen, dat moet ieder kind in kunnen drukken.

de tijd die je er ongeveer over doet om het pedaal naar beneden te drukken is 0,5 seconde.

Kun je me helpen met een voorbeeld berekening op basis van deze gegevens?, als ik een voorbeeld heb dan kan ik zelf de gegevens zoals bv die 10 kilo bijstellen.

Alvast bedankt!

Groet

[klazon]

Laten we eens uitgaan van je oorspronkelijke gegevens.

Je hebt een kracht van 10 kilo, dat is ruwweg 100N. Die oefen je uit over een afstand van 10cm, dat is 0,1m.

De energie die dat oplevert is dus 100N x 0,1m = 10Nm = 10J = 10Ws.

De snelheid is 0,2m/sec, dus die energie produceer je in 0,5 sec. Het opgewekte vermogen is dan 10Ws/0,5s = 20W.

Het is alleen geen continue beweging, want je zult daarna het pedaal weer omhoog moeten laten komen voordat je aan de volgende trap kunt beginnen, en dat kost ook weer tijd.

[Phys]

En algemener, met symbolen:

Stel de constante kracht die je uitoefent is F. Je doet dit gedurende een tijdsduur T, en over een afstand s.

De verrichte arbeid is dan W=F.s

Het geleverde vermogen is

\(P=\frac{W}{T}=\frac{Fs}{T}=Fv\)

Punten van verbetering in deze benadering:

* de pedaal maakt een scharnierbeweging, dus de vraag is op welk punt je de kracht uitoefent (helemaal op het uiteinde?) Is de kracht radieel gericht, of in de verticale richting

* is de afstand s de loodrechte afstand of de lengte van de 'cirkelboog' is (als je begrijpt wat ik bedoel?)

* de kracht is niet per se constant

* de energieoverbrenging is kleiner dan 100%

* ...

[nrg]

Heren bedankt!