Energi och luftmotstånd

Energi
Historia
Under 1700-talet levde en fransyska vid namn Emilie du Chatelet och hon var en av frankrikes största forskare. Under den här tiden firade Europa Isak Newtons forsknings resultat. du Chatelet var först med att översätta Newtons "Principia" till franska, hon kommenterade sin översättning genom nya resultat inom mekanik. Hon levde tillsammans med Voltaire och under deras 15 år långa relation samlade de ett bibliotek med över 20 000 böcker, där de uppmuntrade och kritiserade den andres arbete. Vid den här tiden fördes en diskussion inom fysiken om hur formeln för rörelseenergin skulle vara. Fysiker i England menade att det skulle vara massan * hastigheten medans Liebniz från Tyskland menade att det skulle vara massan * hastigheten i kvadrat. Det här bekräftades av du Chatelet via en tidning som hon via citat från andra forskare som hade provat via ett enkelt experiment. Experimentet handlade om att släppa en bit mässing på ett område av lera så blir det ett hål, om man släpper mässingsbiten dubbelt så fort blir hålet i leran dubbelt så stort om man tänker på formeln massan * hastigheten, experimentet visade att med dubbel hastighet blir hålet fyra gånger så stort osv. (massan * hastigheten2). Eftersom du Chatelet var en respekterad kvinna kunde hon genom att ta ställning till och på så vis avsluta diskussionen genom att stödja argumentet att rörelseenergin består av formeln (massan * hastigheten 2) .

Referens till det här stycket är : Hewitt, P. G. (2010). Conceptual Physics (11). Harlow, England and New York: Addison-Wesley.

Den här boken är skriven på engelska och det innebär att texten är översatt. Det kan innebära att något har omedvetet blivit översatt ordagrant (citerat) och det kan även innebära att något kan ha tolkats fel av mig som läsare.

Energi
Allmänt
På vattenfalls hemsida står det en del om att energi är något som vi är ständigt beroende på för att klara att överleva på jorden. Energi går inte att producera, förbrukas och det kan inte försvinna. Energi omvandlas hela tiden i olika former och den kan bilda något som liknar ett kretslopp. Energi bildar rörelse eller är rörelse och det finns i olika former: olja, ved, kol, mat, värme och el.
Solen är källan till liv på jorden, hade inte den funnits hade inte jorden funnits. Solen är en förutsättning för det flesta energikällorna förutom jordens inre värme, uran och tidvattenvågorna. Solens betydelse för vattnets kretslopp innebär att det bidrar till tillverka el via strömmande vatten och inom olja, gas, kol och växter lagras solenergin.
Energin är konstant däremot omvandlas den i olika former av energi och under tiden försämras kvaliteten.

Referens till det här stycket är:
http://www.vattenfall.se/sv/om-energi.htm

Aerodynamik och luftmotstånd
Magazine Volvotrucks har en hemsida där skriver de en artikel om "Luftmotståndet - en bränsletjuv". Den här artikeln tycker jag förklarar en del om hur vilken betydelse aerodynamiken har sett ur miljöperspektivet. Men artikeln utgår från det ekonomiska perspektivet där aerodynamiken har betydelse för bränsleförbrukningen och då kostnadsfrågan för transportföretagen.
Eftersom om lastbilen utsätts för högt luftmotstånd kräver det mer effekt och det i sin tur innebär högre bränsleförbrukning. Därför är det betydelsefullt med aerodynamisk utrustning från Volvo Lastvagnar eftersom dyrt bränsle kan sparas. Ett av målen med att skapa aerodynamisk lastbilsdesign är att luften ska sluta tätt på hela hytten. Fordon som har skarpa hörn kan inte luften på ett naturligt sätt följa bilens yta utan den "släpper" och luften cirkulerar bakom hörnen i en virvel vilket brukar kallas för baksug. Artikeln är skriven utifrån en dialog med en av Volvo Lastvagnars aerodynamiker som menar att det går åt mer energi när bilen drar med sig luft i baksug och att den här energin kommer från bilens egen rörelseenergi. Han menar att om man kan minska virvlarna går det inte åt lika mycket energi för att bilen ska gå framåt. Tanken är att vid designing av lastbilarna ska man göra mjuka former och hörnen ska har större radie. Regeln är att radien på hörnen ska vara 10% av bredden på bilen och konstruerar man en bil på ett annat vis har man ur aerodynamisk synvinkel gjort en "felkonstruktion". Det är inte bara hörnen som påverkar luftmotståndet, andra detaljer på bilarna som t.ex. extraljus, Michelingubbar mm, som placeras på hörnen ökar luftmotståndet. Om man istället placerar dem mitt fram på förarhytten där luften praktiskt taget står stilla innan den pressar ut mot sidorna, innebär det inte samma luftmotstånd på bilen. Det finns detaljer som kan öka aerodynamiken på bilarna och några exempel är, chassikjolar, sidoluftriktare, aerodynamiska hjulsidor och takluftriktaren som är den absolut bästa detaljen för det här ändamålet. Takluftriktaren gör så att inte luften ska träffa rakt på den del av trailern som sticker upp ovanför dragbilen, den ger luften en jämn övergång mellan hytten och taket på trailern.
För att kunna ta sig fram på ett effektivt sätt krävs mindre luftmotstånd och bra aerodynamiskt utformade fordon som ska ta sig fram genom luften kräver mindre energi/drivmedel.
Referens till det här stycket är:
http://magazine.volvotrucks.com/volvopavag/Artiklar/Internationell/2006/09/Luftmotstandet--en-bransletjuv/Luftmotstandet--en-bransletjuv/

Energi i relation till luftmotstånd
På energimyndighetens hemsida står det kortfattat om de olika energiformerna. Där står bland annat att rörelseenergi behövs för att något ska kunna röra sig, ramla eller falla. Det står även om lägesenergi och det handlar om var föremålet befinner sig, högt upp eller på marken. Ju högre upp föremålet befinner sig desto högre är lägesenergin, exempelvis en älv har högre lägesenergi längre upp i fjällen än när den är på väg att mynna ut i havet. Lägesenergin övergår till rörelseenergi via älvarnas forsar och fall och som kan övergå till elenergi via att vattnet fångas upp i en turbin som driver en generator.
För att koppla luftmotstånd som har varit vårat fenomen till energi så ger vi exempel på det experiment vi gjorde med fallskärmar. Där utgår vi från lägesenergin genom att kliva upp så högt upp vi kan för att sedan släppa två olika stora fallskärmar. Här förvandlas lägesenergin till rörelseenergi i sitt fall ner mot marken där den stannar och bildar en friktion i mötet med underlaget.
Referens till det här stycket är:
http://energikunskap.se/sv/VANLIGA-FRAGOR/Energi/Vilka-former-av-energi-finns-det/

Referenser:
Hewitt, P. G. (2010). Conceptual Physics (11). Harlow, England and New York: Addison-Wesley.
Nätkällor:
http://www.vattenfall.se/sv/om-energi.htm (hämtat 2011.04.15) [Uppdaterad 2011.02.23]
http://energikunskap.se/sv/VANLIGA-FRAGOR/Energi/Vilka-former-av-energi-finns-det/ (hämtat 2011.04.15) [Uppdaterad 2010.12.06]
http://magazine.volvotrucks.com/volvopavag/Artiklar/Internationell/2006/09/Luftmotstandet--en-bransletjuv/Luftmotstandet--en-bransletjuv/ (hämtad 2011.04.17) [Publiserad 2006.09.12]