_energia z obrotu ziemi

[raclan]

Czy jest możliwe czerpanie nie ograniczonej energii z wirowania kuli ziemskiej?

[pomruk]

Nie, ilość energii będzie ograniczona energią kinetyczną obrotu Ziemi. Po prostu czerpiąc z tego źródła energię będziesz spowalniał jednocześnie obrót Ziemi. Tak dzieje się w przypadku elektrowni pływowych, choć oczywiście tempo spowalniania jest znikome.
Nawiasem mówiąc - w powieści Stanisława Lema "Wizja lokalna" mieszkańcy planety Encja czerpią energię z ruchu orbitalnego swojej planety wokół swojego słońca. Zmiany orbity tym spowodowane są też b. małe.

[raclan]

nie chodzi mi o to czy energia ta jest nie ograniczona, bardziej mnie interesuję SPOSÓB - najefektywniejszy,

[smalltownboy]

Chyba niemożliwe. To tak jakby chcieć siebie samego podnieść za włosy.

[pomruk]

Jak już wspomniałem, w obecnej chwili są to elektrownie pływowe, wykorzystujące przypływy i odpływy morza. Nie wiem, czy nie zostaną wykorzystane efektywniejsze sposoby.

[stefan4]

pomruk:
> Tak dzieje się w przypadku elektrowni pływowych

Również wiatraki i jachty część energii czerpią pośrednio z ruchu obrotowego Ziemi. Nie cały wiatr, ale spora jego część bierze się właśnie od niego. Na nieruchomej Ziemi nie byłoby np. pasatów, ani trąb powietrznych.

- Stefan

[nikodem321]

Chyba na nieruchomej Ziemi trąby powietrzne będą występować.

[stefan4]

nikodem321:
> Chyba na nieruchomej Ziemi trąby powietrzne będą występować.

Wirowanie mas powietrza

[neuroleptyk]

stefan4 napisał:

> nikodem321:
> > Chyba na nieruchomej Ziemi trąby powietrzne będą występować.
>
> Wirowanie mas powietrza

[petrucchio]

Wenus obraca się najwolniej z planet (doba syderalna dłuższa niż wenusjański rok!), a jednak ma swoje wiry atmosferyczne:

sci.esa.int/venus-express/48598-the-southern-polar-vortex-on-venus/
phys.org/news/2011-04-shape-shifting-southern-vortex-venus.html

[qwardian]

stefan4 napisał:

> pomruk:
> > Tak dzieje się w przypadku elektrowni pływowych

> Również wiatraki i jachty część energii czerpią pośrednio z ruchu obrotowego Zi
> emi.

Pływy morskie nie są wynikiem ruchu obrotowego Ziemii...

[stefan4]

qwardian:
> Pływy morskie nie są wynikiem ruchu obrotowego Ziemii...

Czy możesz jakoś uzasadnić tą niespotykaną tezę?

Wikipedia:
Cytat
Tides are the rise and fall of sea levels caused by the combined effects of gravitational forces exerted by the Moon, Sun, and rotation of the Earth
(wytłuszczenie moje).

Wodna góra przypływowa wskazuje kierunek od środka Ziemi do środka Księżyca. Gdyby nie ruch wirowy Ziemi, to obiegałaby Ziemię w rytm ruchu orbitalnego Księżyca, czyli dwa razy na miesiąc. Ale naprawdę przypływ przychodzi mniej więcej dwa razy na dobę, bo Ziemia wiruje i ,,podstawia'' pod przypływ coraz to nowe miejsca.

- Stefan

[asteroida2]

Chwila, chwila. A co z zachowaniem momentu pędu?

W przypadku pływów wykorzystujemy fakt, że Księżyc nie jest zsynchronizowany z obrotem Ziemi i możemy uzyskać energię przekazując część momentu pędu z Ziemi do Księżyca. Układ w którym Księżyc byłby zsynchronizowany, przy tym samym sumarycznym momencie pędu, miałby mniejszą energię.
Ale w przypadku wiatrów gdzie przekazujemy ten pęd? Moment pędu układu musi zostać zachowany, więc jak moglibyśmy czerpać stąd energię?

[stefan4]

asteroida2 napisał:

> Chwila, chwila. A co z zachowaniem momentu pędu?
[...]
> Ale w przypadku wiatrów gdzie przekazujemy ten pęd? Moment pędu
> układu musi zostać zachowany, więc jak moglibyśmy czerpać stąd energię?

No, przecież to tak samo. Gdyby powietrze nie tarło o Ziemię, to (pomijając lokalne wiatry wywołane różnicą temperatur) mielibyśmy do czynienia z jednostajnym wiatrem zachodnim o prędkości równej długości równoleżnika na dobę (czyli u nas ok. 272 m/s czyli prawie 1000km/h). Ponieważ jednak trze, to popycha różne rzeczy na Ziemi, takie jak jachty czy skrzydła wiatraków. Jednocześnie powoduje nieznaczne zwalnianie ruchu wirowego Ziemi. Jej moment pędu jest przekazywany powietrzu

[asteroida2]

> Jednocześnie powoduje nieznaczne zwalnianie ruchu wirowego Ziemi. Jej moment pędu jest
> przekazywany powietrzu

[stefan4]

asteroida2:
> Czyżby? Jak więc wygląda moment pędu układu Ziemia+Atmosfera?
[...]
> To mi się wydaje sprzeczne z prawami fizyki.

Zastanowiłem się

[asteroida2]

> Czy teraz już dobrze?

Szczerze mówiąc, nie wiem na pewno. Ale wydaje mi się, że jest dokładnie tak jak piszesz.

Wydaje mi się też, że z powodu zasady zachowania momentu pędu nie jest możliwe czerpanie energii z ruchu obrotowego Ziemi inaczej niż przez przekazane tego momentu pędu do innego ciała niebieskiego (np. Księżyca). A czerpanie energii z ruchu Ziemi wokół Słońca nie jest możliwe w ogóle.

[stefan4]

asteroida2:
> A czerpanie energii z ruchu Ziemi wokół Słońca nie jest możliwe w ogóle.

To może zależeć od tego, co nazywasz czerpaniem energii. Zamiany ruchu obiegowego Ziemi na użyteczną elektryczność na Ziemi też sobie nie wyobrażam.

Ale już używano pola grawitacyjnego planet do nadania prędkości wystrzeliwanym z Ziemi sondom. To przecież też jest rodzaj czerpania energii.

- Stefan

[pomruk]

Parę uwag na chybcika.
Zasada zachowania momentu pędu jest ogólniejsza od zasady zachowania energii kinetycznej ruchu obrotowego. Moment pędu to Iω (i jest wektorem), energia kinetyczna ruchu obrotowego to (Iω^2)/2 (i jest skalarem) - gdzie I to moment bezwładności, zaś ω - prędkość kątowa. Zatem możliwe jest uzyskanie pracy kosztem energii kinetycznej bez naruszenia zasady zachowania momentu pędu. Przykładowo - dwa identyczne walce, wirujące jeden nad drugim wzdłuż wspólnej osi, będącej też ich osią symetrii, wirujące z tą samą prędkością kątową - ale w przeciwnych kierunkach. Walce te łączą się (np na skutek wzajemnego przyciągania grawitacyjnego), oddziałując na siebie przestają wirować. Całkowity moment pędu został zachowany (zawsze był wektorem zerowym!), za to energia kinetyczna ruchu obrotowego spadła do zera, wykonaną pracę mogliśmy wykorzystać do mielenia ziarna, jeśli walce będą oddziaływać ze sobą poprzez nie :-)
Powoływanie się na sam moment pędu nie wystarczy, obawiam się, że musimy - skoro mowa o pracy - rozważać energię ruchu obrotowego.

[speedyhawk]

pomruk napisał:

> Zasada zachowania momentu pędu jest ogólniejsza od zasady zachowania energii
> kinetycznej ruchu obrotowego.

Nie ma takiej zasady, jak zasada zachowania energii kinetycznej.
Twoi dyskutanci piszą bzdury.

[pomruk]

Oczywiście. Jeśli jednak zmiany energii potencjalnej można przyjąć za zerowe, wówczas zasada zachowania energii sprowadza się do zachowania energii kinetycznej. W przykładzie z walcami tak właśnie było.
Ogólniej rzecz biorąc, oczywiście musimy brać pod uwagę wszystkie postaci energii i jej utratę. I tak np. rozpatrując układ Ziemia-Ksieżyc mamy: Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2 + W, gdzie Ek i Ep to energie kinetyczna i potencjalna, W zaś praca, zamieniana na np. energię wewnętrzną a potem choćby wypromieniowana.
Ek zmienia się równolegle z Ep, gdy z jak wiadomo, Księżyc się oddala od Ziemi w wyniku oddziaływań z nią.

[allegropajew]

Dlaczego, 120 lat po Einsteinie, nadal mówi się o różnych rodzajach energii? Jest JEDNA (całkowita) i się zachowuje.

Kinetyczna się ni kuta nie zachowuje, bo tarcie powoduje ciepełko.

A i jeszcze co do rysunku Stefana. Tak jakoś jest, co potwierdzą wszyscy piloci "pasażerów", że już te 10 km nad ziemią wiatr jest zawsze stały, zgodny z ruchem obrotowym ziemi, co powoduje, że do USA z Europy leci się prawie 2 godziny dłużej, niż się wraca.

Tomek

[speedyhawk]

allegropajew napisał:

> A i jeszcze co do rysunku Stefana. Tak jakoś jest, co potwierdzą wszyscy piloci
> "pasażerów", że już te 10 km nad ziemią wiatr jest zawsze stały, zgodny z ruch
> em obrotowym ziemi, co powoduje, że do USA z Europy leci się prawie 2 godziny d
> łużej, niż się wraca.

A to ciekawe, że ten wiatr, który jest zgodny z obrotem Ziemi ma wynikac z jej obrotu.
Wydawać by się mogło, że wiatr wieje przeciwnie do kierunku ruchu, ale na takiej wysokości
widocznie obowiązują niebiańskie prawa.

[stefan4]

allegropajew:
> że już te 10 km nad ziemią wiatr jest zawsze stały, zgodny z ruchem
> obrotowym ziemi, co powoduje, że do USA z Europy leci się prawie
> 2 godziny dłużej, niż się wraca.

Wg rozkładu lotów o 1 godzinę dłużej, nie o 2 godziny.

W dodatku kierunek ze wschodu na zachód jest zgodny z pozornym ruchem Słońca, więc przeciwny do ruchu obrotowego Ziemi. Gdyby ,,powietrze stało a Ziemia się pod nim obracała'', to lot w tym kierunku powinien trwać krócej, a nie dłużej. Jeśli tam wieje silny stały wiatr zachodni, to by znaczyło, że atmosfera wiruje szybciej niż cała Ziemia.

Tylko że tak wcale nie jest, cyrkulacja powietrza w atmosferze jest znacznie bardziej skomplikowana i napędzana termicznie generowanymi różnicami ciśnień. Ruch wirowy Ziemi odbija się na niej tylko przez siłę Coriolisa.

Z grubsza jest tak, że gdzieś koło 30° na N i na S od równika panują wysokie ciśnienia, a ok. 60° panują niskie (nie wiem, dlaczego). Więc dolny wiatr próbuje wiać w tym pasie z południa na północ, tam go wystrzeliwuje w górę i gdzieś koło tropopauzy (czyli kilkanaście km nad powierzchnią Ziemi) zawraca i górny wiatr wieje na południe. Ale w tym ruchu przeszkadza mu Coriolis: dolny wiatr z południowego robi się prawie zachodni, a górny prawie wschodni.

Skoro w locie na zachód wiatr przeszkadza, to znaczy, że jest to jeszcze wiatr dolny, jeszcze trochę wyżej wiałby odwrotnie.

Ale ja nie jestem fizykiem i mogłem coś pomylić...

- Stefan

[speedyhawk]

Zgadza się. To jest dosyć złożone zjawisko, ale bez Coriolisa trudno by
to było wyjaśnić.
Nie zdziwiłbym się jednak, gdyby ktoś takie wyjaśnienie znalazł.

[allegropajew]

Zawsze są jakieś wiry

[petrucchio]

Jeszcze ewentualnie można wykorzystać pole magnetyczne Ziemi, które też przecież jest częściowo generowane przez obrót planety. W pewnych warunkach jest to niezły sposób na pozyskiwanie użytecznej energii:

en.wikipedia.org/wiki/Electrodynamic_tether

[asteroida2]

No tak, ale pole magnetyczne umożliwia tylko uzyskiwanie prądu z energii kinetycznej czegoś co się porusza względem tego pola. W tym przypadku energia kinetyczna satelity jest zamieniana na prąd:

"When the tether intersects the planet's magnetic field, it generates a current, and thereby converts some of the orbiting body's kinetic energy to electrical energy."

Więc można to wykorzystać jako źródło prądu dla satelity, jak się go wcześniej rozpędzi innymi sposobami. Ale energia wcześniej skądś musiała zostać dostarczona.

[raclan]

ok, moja propozycja na ten temat jest taka jak w załaczniku - linku.. zapodaj.net/d5e4817cb57fb.jpg.html

[stefan4]

raclan:
> ok, moja propozycja na ten temat jest taka jak w załaczniku - linku.. zapodaj.net/d5e4817cb57fb.jpg.html

Zważ, że taka fabryka energii będzie się ,,starzeć'' w tym sensie, że każde zaczerpnięcie energii z wewnętrznego pierścienia będzie zwalniało Ziemię i rozpędzało pierścień zewnętrzny. Wobec tego względem Ziemi będzie on wirował coraz wolniej, w końcu stanie.

A jak chcesz spowodować, żeby pierścień zewnętrzny ,,trzymał się'' orbity? I jakiej orbity, na jakiej wysokości?

Czegoś tak wielkiego nie możesz zmontować na powierzchni Ziemi, więc musisz wprowadzić na orbitę wiele niezależnych komponentów i montaż przeprowadzić na orbicie. Ale wprowadzanie na orbitę komponentów wymaga nadania im momentu pędu (odziedziczony z powierzchni Ziemi nie wystarczy)

[raclan]

oczywiscie byłaby to budowa na niewyobrażalną jak dotad skale - ale czy nie możliwa? czy by działała i była opłacalna? jaka ilość energi pozwoliłaby dostarczyć? (czy ktoś to może obliczyć?)_ myśle że do takiego projektu potrzebne byłoby zaangażowanie wszystkich państw i dobrej kampani. Oczywiście trzebaby się pogodzić ze smugą na nocnym niebie.

[asteroida2]

> jaka ilość energi pozwoliłaby dostarczyć? (czy ktoś to może obliczyć?)_

Ja mogę. Odpowiedź brzmi: 0.

Jeśli używasz materiału wyniesionego z powierzchni Ziemi, to prędkość pierścienia względem powierzchni Ziemi będzie tylko taka, jaką mu sam nadasz. Więc nie uzyskasz z niego więcej energii, niż wcześniej włożyłeś.

Musiałbyś użyć materiałów spoza Ziemi. A wtedy to raczej wykorzystasz energię kinetyczną tego ciała względem Ziemi, niż energię obrotów Ziemi.

[raclan]

i jeszcze jedena koncepcja: zapodaj.net/1a932b85b21cc.jpg.html

[raclan]

wkradl sie blad w pierwszej koncepcji mial byc grafen a nie kewlar, tu juz poprawione: zapodaj.net/900677313e82b.jpg.html

[raclan]

predkość zewn. pierscienia nigdy nie dorowna wewnetrznemu, dzieki czemu energia będzie będzie płynąć wiecznie

[kumoter40]

raclan napisał:

> predkość zewn. pierscienia nigdy nie dorowna wewnetrznemu, dzieki czemu energia
> będzie będzie płynąć wiecznie
trzeba jeszcze zamontować jakąś kevlarową rynnę, żeby ta energia jakoś spływała na ziemię. zrzucanie np. w jakichś beczkach mogłoby być nieopłacalne

Do roboty, Jean Bernard Léon Foucault !

[kala.fior]

A moze zaprzęgnac wahadło Foucault do roboty ? W koncu obraca sie w stosunku do Ziemi, jakiekolwiek ciało w spoczynku w mniej lub bardziej w intercjanym systemie odniesienia ale na Ziemi mogłoby cos tam popchnąć lub obrócić. Te pływowe elektrownie też tak dzialaja.

[asteroida2]

Też przyszło mi to do głowy, ale to nie działa. Wahadło Foucalt to taki prosty żyroskop. Budujesz urządzenie które ma jakiś swój moment pędu i zachowuje go gdy Ziemia się obraca, więc w stosunku do Ziemi zmienia swoje położenie. Ale żeby czerpać z niego energię, musisz wyrównywać jego moment pędu z momentem pędu Ziemi - i nie uzyskasz z tego więcej energii, niż wcześniej musiałeś włożyć, nadając mu początkowy moment pędu.

[kala.fior]

Nie musi to byc żyroskop, wystarczy masywna bryla zawieszona z minimum tarcia w plaszczyznie obrotu Ziemi. Taki objekt obracałby sie raz na dobe w około swojej osi.Mozna by go zwolnic do 2 razy na dobę i jakos wyciagnąc trochę energji.

[stefan4]

kala.fior:
> Nie musi to byc żyroskop, wystarczy masywna bryla zawieszona
> z minimum tarcia w plaszczyznie obrotu Ziemi.

To znaczy w jakiej płaszczyźnie? Na równiku?

[kala.fior]

Przekonaleś mnie, tak rzeczywiście. Zostaje tylko Coriolis, jakby go zapędzic do roboty...

[petrucchio]

kala.fior napisał:

> Przekonaleś mnie, tak rzeczywiście. Zostaje tylko Coriolis, jakby go zapędzic d
> o roboty...
>

Można by użyć techniki zombie opracowanej przez czarowników z Haiti, ale nie wiem, czy po 172 latach jeszcze się da uruchomić nieboszczyka.

[raclan]

faktycznie w pełni uzasadnioną obawą jest ta że z czasem zewn. pierscień zacznie zwalniać wobec ziemi, rozwiązaniem na to może być: wyłąnczanie co jakiś czas pobierania energi oraz zastosowanie żagli słonecznych na pierścieniu zewnętrznym. zapodaj.net/8490445dfdcdb.jpg.html
Być może zastosowanie takiego zasilania dla Ziemi wiązałoby sie z duzym ryzykiem, ale czemu nie wykozystać tego dla zagosoparowanie nowych planet np. Marsa. Wiadomo że aby stworzyć na Marsie atmosferę i przestrzeń do życia dla ludzi są potrzebne ogromne ilości energi.
Odnośnie sposobu wykonania: Na pewno konieczne byłoby tu zastosowanie drukarek 3D które drukują bardzo szybko - w sposób utwardzania światłem warstwy grafenu. Oczywiście pozostaje pytanie skąd wsiąść takie ilości surowca.

[hetman_twardowski]

> Czy jest możliwe czerpanie nie ograniczonej energii z wirowania kuli ziemskiej?

Można to robić, ale zysk byłby raczej nieduży...

Wystarczy do tego żyroskop, ale taki dość duży, np. o masie z 1000 ton i mógłbyś zasilać... coś tam - moc chyba kilka kW tylko.