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はてなキーワード: 運動エネルギーとは

2020-02-26

anond:20200226112459

斬るのであれば猶のこと自分体重あん関係なく運動エネルギーでいろいろやることもできるから、男女関係なくなってくるけどな。

結局のところ筋力よりは体捌きだろ。

2020-02-10

anond:20200209170643

ICE効率の点ではEVに遥かに及ばないよ。印象だけでは語るとデマになるので、少し計算した方が良い。

エンジン (ICE: internal combustion engine) 効率

追記: 過小評価していたので熱効率を上げました)

原油⇒精製(90%)⇒輸送(98%)⇒エンジン(30-40%)⇒変速機(80-90%)

=20%-35%程度

効率向上の限界

一番の問題は、熱機関は最良でもカルノーサイクルの壁を超えられないこと。つまり入力と出力の温度差による限界が来るわけ。

エンジンの素材は金属なので、良くても数百度かにしかできないわけで、予算度外視でどんなに効率をよくしても量産車で60%に至ることはありえない。

エンジンアルミか鉄なわけで、そこまで高温にできない。それで30-40%止まりと言うわけ。最近50%近いエンジンができたーとか言うニュースもあるが、もう熱力学上、天井は見え始めている。これは物理学なので、どうしようもならない。

(ちなみに、燃焼温度を上げると今度はNOxなどの問題顕在化してくる。そのため、むしろEGRなどにより温度を下げるのがトレンドエンジン開発はいろいろなトレードオフなのだ。)

ディーゼルエンジン効率比較的高く、CO2排出ガソリンエンジンよりも少ないとされるが、NOx/PMなどの排出が多い問題がある。NOxについてはマツダが頑張って尿素SCRなしのエンジン作ったけど、結局、PMについては、DPFを用いて微粒子を捕獲している。そのDPFの煤焼き運転必要だったりするので、その分の燃料は無駄になるわけだよね。

で、エンジン車の問題として、トルクバンドが上のほうにあるので、クラッチトルクコンバーター等と変速機が必ず必要となる。その際にロスが出てしまう。AT/MT/DCTは段数が少ないとパワーバンドを生かしきれない。段数が多いと重い。CVT滑るし、CVTルードは温まるまで粘度が高くてロスになる(ダイハツCVTサーモコントローラーとかで頑張ってるけど)。

エンジン効率への批判について

エンジンの熱効率50%に達したという記事JSTの「革新的燃焼技術」)で反論する方がいらっしゃるが、そのエンジン実験室の563cc単気筒エンジンだ。もちろん単気筒なんて自動車では振動などで使い物にならないから、最低でも3気筒からとなる。そうしたときに、気筒が増えて動弁系などのフリクションの発生によって効率は下がるはずなので、そのまま量産車に適用することは難しい。実用車では気筒数増加による動弁系の負荷、オルタネーターなど補機系の負荷などもかかってくることも頭に入れておきたい。

日産が45%のエンジンを開発しているとの記事もあるが、これはe-Powerの「発電専用」エンジンだ。ハイブリッドなので、こういう芸当が可能だ。

45%からは数%上げるだけでも相当血のにじみ出るような開発の労力がいるだろう。

燃焼温度についての批判

燃焼温度アルミや鋳鉄の融点よりも遥かに高いと言う指摘があった。その通りです。

しかし、熱力学説明たかっただけで、例えば入口・出口の温度差を数万度にしたならば、熱効率はかなりのものとなるが、そんなものは物性的不可能ということを示したかった。

なので、燃焼温度は限られるという意味

BEV (Battery EV) 効率

原油火力発電(超臨界発電) 50-60%⇒送電 (95%) ⇒バッテリへ充電(90%)⇒変換(96%)⇒モーター(95%)

=39-45%

効率アップの方法

PHEV, BEV場合、上に示したうちで一番効率の悪い「火力発電」の部分を再生エネルギーや水力に転嫁することで、CO2削減を目指せる。もちろん、原発にしてもCO2は減らせる。

なお日本火力発電所のSOx/NOx排出海外に比べてもとても少なく、優秀である

発電所の部分では、現状でも50-60%の効率は稼げる。なぜ熱機関なのにここまで効率が出せるかと言うと、巨大なプラントで高温に耐えるコストの高いタービンを回してるから

それによって熱機関効率が高められるから。車のエンジンは小さくてスケールメリットが働かないよね。でも発電所レベルなら巨大で、コストも充分かけられるのでこう言う芸当ができる。

で、電気輸送に関しては送電線なので一度つなげたらしばらくはCO2を出さない。送電効率も超高圧送電(100万ボルト以上)によって高まっている。

また、インバーターとかモーターに電気を流す部分はパワーデバイス(GaN等)の発展によってどんどん効率が上がっている。

なお、モーターのトルク特性としてエンジン車のように変速不要のため、クラッチトルコン変速機などによるロスはない。将来、インホイールモーターが実用化されれば、モーター→タイヤへの伝達効率さらに上昇する。

回生

ちなみに、xEV回生充電もできるために、ブレーキ時に運動エネルギーICEほど熱に変わらない。

(一方ICEエンジンブレーキを使ったとしてもエネルギーに変えているわけではないので(多少オルタネータの充電制御は入るが)、ブレーキ時には運動エネルギーを熱にしてしまう。せっかく石油を燃やして運動エネルギーを得たのに、そのエネルギーを回収しないで熱に変えるわけ。)

まあxEV回生できるとはいえ回生時にパワーデバイスとかの充電ロスがあるから、実はコースティング回生も何もしない)で空走した方が距離を稼げる。なので、前の信号が赤にかわったときEVに関していえば、ブレーキも何も踏まないで空走状態を維持し、空気抵抗だけで0kmにするのが一番効率が高い。まあ、そんなことしていたらノロノロすぎてウザがられるので、妥協点として回生ブレーキを使ってちょっとはロスするけど、エネルギーを回収しながら止まるってことだね。

ICEだと、エンジンブレーキ積極的に使って、ブレーキを踏まない運転を心がければ良い。やってはいけないのは、Nに入れて空走すること。Nに入れるとエンジンアイドリングを維持するために燃料を消費する。ギアを入れたままエンジンブレーキをかけると、その間は燃料噴射をやめても回転が維持できるので、エンジンは燃料噴射をやめて、実質消費はゼロとなる。)

BEV製造時の負荷は?

製造CO2

バッテリーの製造時の負荷は確かに高い。しかし、製造には電気を使っているので、電力構成によりCO2排出は変わる。つまりグリーンエネルギーを使えば問題なくCO2を減らせると言うこと。

なお id:poko_penマツダのWell-to-Wheel理論を持ち出しているが、あれば古い時代バッテリ製造時のCO2データを使っていて、CO2排出過大評価している。最近テスラLi-ion電池工場では、再エネを利用して製造しているのでCO2は少なくできる。こうした、製造時のCO2排出問題工場や電源構成アップデートしていけば減らせる問題だ。

マツダはBEVよりもICE派で、SPCCI(圧縮着火)とかで頑張ってるからバイアスがかかってるのは仕方ないと思うね。私は内燃機関デザイン周りで頑張るマツダは大好きだけど、SKYACTIV-Xが思ったよりも微妙だったから株売っちゃったわ。)

リチウム採掘

Li-ion電池10%含まれリチウムは、採掘時に水を大量に使ったりする問題はある。ただ、これは「製造時」に限った話であり、内燃機関を使うたび、原油のために油田をあちこち掘り返したり、オイルタンカー座礁して原油を撒き散らしたりするのに比べれば遥かにマシというものだろう。

あと、専門外だけど、海水から抽出する技術研究中とか。

コバルト貴金属

xEVには必要となる貴金属類には依然として供給リスクとか採掘時の「児童労働」とかの問題を孕んでいる。ここら辺は全世界的に解決するしかなさそう。需要が増えれば、世界の目がこう言う問題に向くはずなので、我々技術者はそれを期待するしかない。

地域によるCO2排出量の差

例えば沖縄石炭火力の比率が高いため、EV効率を持ってしてもCO2排出HVとかより高くなる。しかし、それ以外の都道府県ではICEよりBEVの方がCO2が低い。原発が動いていない現時点でもね。

その他xEVとBEVとの比較

HV, PHEV

PHEVはもちろんICEより遥かにCO2を出さないが、BEVには勝てない。ただ、電力構成によっては逆転もありうるが、ほとんどの都道府県ではBEVの方がCO2を出さない。

燃料電池車 (FCEV)

(追記: anond:20200211034316 に FCEV vs BEV効率比較を書いた)

燃料電池車に関していえば、無用の長物と言える。水素製造する場合にも電力が必要だが、まあこれを再エネで行ったとしても、水素輸送タンクに注入する際の水素圧縮時のロスは非常に大きい。その圧縮の際に再エネを使ったとしても、結局そのエネルギーでBEVを充電した方が効率がいいのだ。

そもそもBEVならば、送電線さえあればいいわけで、わざわざ水素のように輸送する必要がない。

また燃料電池化学反応なので、アクセルレスポンスが遅いと言う欠点があり、反応のラグを補うために燃料電池車には結局バッテリーが積まれている。

ただ、航続距離は長いために、俺は現代におけるタクシーとかのLPG車みたいに細々と残るとは思う。航続距離重要トラックバスタクシーなどには燃料電池が使われるかもしれない。

効率以外にも、めんどくさい高圧タンクの法定点検とか、割と問題は多い。水素ステーションは可燃性の水素を貯蔵するわけだからEV充電スタンドよりも法的なめんどくささがあるのも確か。

水素ロータリー

これは燃料電池車より論外。カルノーサイクルに縛られてしまうので、電気分解よりも効率が悪くなる。水素の使い方としては燃料電池よりも悪い。

PHEV, BEVと再エネ

再エネは不安定と言われる。確かに自然相手なので、予測も難しい。しかし将来的にEVが普及すれば、EVバッファとして利用することで、不安定さを吸収しグリッドを安定させられる。

これは再エネを導入する動機にもなる。職場に着いたらEVCHAdeMOを挿しておいて、電力の需給バランスに応じて充電開始、とかが普通になるかもね。

気候

寒さ

BEVは寒さに弱い。リチウムイオン電池特性上、寒くなると容量が可逆的ではあるが減る。そのためテスラにはバッテリーヒーターが搭載されている。(ちなみに、寒いノルウェーでもテスラが爆売れしているし、なんと新車の半分くらいの売り上げがBEVという。もはや寒さは問題ではないのかも?(まぁ優遇政策があるからだけどね))

FCEV寒いと反応が弱まって出力が減るので、そこらへんは考慮されている。

一方ICEも、冬になると燃費悪化するとされる。US DoEによると、理由は、オイルの粘度低下、温度上昇までの暖機、ガソリンの配合が夏と違う(日本でも同じかは謎)など。他には空気密度によるエアロダイナミクス悪化とかがあるがこれはEVでも同じだ。オイルなどが原因となって燃費悪化するのはICE特有だろう。

暑さ

BEVはまた暑さにも弱い。Li-ionは熱によって不可逆的なダメージを受けて、寿命が縮む。そのためテスラにはエアコンを利用する水冷バッテリクーラーが搭載されている。リーフは空冷で、これが問題だったのか、劣化問題でざわついていたリーフオーナーも多かった。今は改善されているらしい。

用語

ソース

URLを多く貼るとスパム認定されるから貼れないけど、US DoEとかCARB、日本だと日本自動車研究所あたりの公開資料を見ればソースに当たれる。

一つだけ、EV vs ICE効率について、13分程度で詳説してある動画URLを貼っておく。英語字幕もないが、割と平易なので、見てみてほしい。論文ソース動画の中でよく書かれている。

製造時の負荷」「化石燃料の発電でEVを使うのは利点あるのか?」「リチウム採掘の負荷」の3つで説明されている。簡単に箇条書きにすると:

https://www.youtube.com/watch?v=6RhtiPefVzM

おまけ&追記

マツダLCAについて

前述のようにマツダEVと自社のICEについて、Well-to-Wheelでライフサイクルアセスメント比較している。その比較におけるLi-ion製造時のCO2排出量のデータだが、2010年〜2013年のデータとなっており古い。しかも、Li-ion製造時のCO2排出量は研究によってばらつきが大きく、いろいろな見方があり正確性があまりないのが現状。また現状を反映していないと考えられる。例えばテスラギガファクトリー」のように太陽電池をのせた自社工場場合などについては考慮されていないのが問題だ(写真を見ると良い、広大な敷地ほとんど太陽光で埋まっている)。

また、マツダ研究バッテリ寿命を短く見積りすぎている点で、EVライフサイクルコストが大きく見える原因となっている。テスラのようにバッテリマネジメントシステムBMS)がしっかりとしたEV寿命が長く、またLi-ionの発展によって将来は寿命を伸ばすことは可能だろう。事実、今まで電極や電解質改善によってサイクル寿命は伸びてきた。

テスラは現時点で最も売れているわけだし、このことを考慮しないのは少々ズルいと言える。

なぜ水素エンジン効率が悪いか ( id:greenT )

"Why Hydrogen Engines Are A Bad Idea" でYouTube検索したらわかりやすいが、噛み砕くと

あと補足すると「エンジン」は爆発によるエネルギーを使っているが、全てを使い切れていないこと。十分に長いシリンダーを使って、大気圧まで膨張させるならエネルギーをかなり取り出せるが、そんなもの実用存在できないので、爆発の「圧力」を内包したまま、排気バルブを開けることになる。この圧力ターボチャージャーで利用することも可能ではあるが、全て使い切れるわけではない。

あーでも、水素エンジンメリットが1つあった。燃料電池(PEFC)は白金必要とするため このエントリーをはてなブックマークに追加ツイートシェア

2019-12-16

anond:20191216111406

投石器をDIYするのはなかなかに現代でもヘヴィからなあ。

運動エネルギー兵器製造も大変だし、テロ用途には向かんよ。

やるならマキタチェーンソーとかの方が現実的

2019-11-19

静止質量が持つエネルギーmc^2だとアインシュタインが言ってた気がする。

動いてる物体運動エネルギーは(mv^2)/2と習った。

となると光の速度で動く物体は(mc^2)/2になるのかな?

何で半分しかないの?

そもそもくらべちゃいけないの?

教えてエラい

2019-10-23

anond:20191023124755

時代地域によって違うよね。でも歌を聞くとだいたいわかるよ。歴史的には神様一本の歌とかもあるけど、現代日本では九分九厘恋人に会えなくて震える運動エネルギー社会原動力になってるよ。子育ての歌はほとんど聞いたことがないね地球では子育て産業としては行われてなくて、一部の愛好家が伝統芸能的に営んでいるよ。

anond:20191023114433

いや、てこの原理くらい分かるやろ。少しの位置エネルギーもものっそい運動エネルギーに変換するのは不可能やないで。

無限の長さの剛体てこを作れるなら事実上永久機関やで。

高校物理問題

https://anond.hatelabo.jp/20191022151516

みたいなのは高校物理の授業で説明があったり、自分で疑問に思って考えたりするような。

他に、

綱引きみたいに二人でロープを引っ張る場合と、

ロープの片側を何かに結び付けて一人で引っ張る場合

この2つではロープのかかる力は同じになるが、二人と一人で同じなのが不思議

ピストンに水を入れて押した場合に、

太いピストンと細いピストンで、押す力が同じなのに水圧が変わる。

みたいなのは力に関する疑問。


エネルギーに関しては。

時速30kmの車Aと時速30kmの車Bが正面衝突した場合と、

時速60kmの車Aと止まっている車Bが正面衝突した場合で、

相対速度は同じなのにそれぞれの速度で運動エネルギー計算すると異なる。

みたいなの。


あとは電磁石永久磁石で同じ磁力なのに電気必要かどうか。これはブックマークコメントにも書いてある。

2019-10-21

anond:20191021165933

お前が大地を踏みしめて立ち上がる時、太ももハムストリングスを伸縮させるために必要なのが運動エネルギー

運動エネルギーを使って位置エネルギーを得る時に足の裏にかかるのが力

足の裏に掛かる力に対して、同じくらいの力で反発する大地の力が応力

anond:20191021155946

帆船+巨大扇風機みたいなダイナミックギミックもイケる気がするな。

より運動エネルギーが多い方を採用しよう。

2019-09-02

anond:20190902155627

結局そういう「運動エネルギーを吸収する魔法」設定を入れる以外に説明が付かないわけだ

anond:20190902160404

せやろか。運動エネルギーを殺せればいいだけだから卵パックでも別に対G装置と言えるはずやが。

2019-07-30

anond:20190729202332

こんな感じかと思ってたが、ディアボロよりはるかにわかやすスタンド能力のはずのディオでも何度もおかし描写はあったからな(蜘蛛の巣を破らずにホル・ホースの背後に移動とか)

まり真面目に考えずに雰囲気で楽しんだ方がいいかもしれん

2019-07-21

ちんちんXLになった

一度元気が出れば、もともと小さい方ではなかった。

それが大きくて入らなくて、付き合った女の子とは突き合えなかったことの方が多かった。杭打作業にも似た俺のピストン運動は、その巨大質量によって生み出される運動エネルギーを持ってして破壊的な痛みを発生させていた。

そんな風に生きてきた。

剛直を突き立てること叶わず慟哭する遣る瀬無さをボディメイクに当て始めたのは1月からだ。それなりに普通に筋トレしながらサプリメントを飲む。プロテイン、HMB、BCAA、マルチビタミンミネラルライフフォースってとこの)、CLA、ファットバーナー、その他色々だ。

スーツサイズがキツくなってきたことに笑みを隠せなくなってきた頃、いつも使ってるSKYNのLサイズが小さくて入らなくなったことに気がついたのだ。

絶望である。震える手をXLサイズと書いてあるコンドームに伸ばしたドン・キホーテは深夜26時。

屹立するマスキュリンの塔には丁度誂えたかのようなサイズベールが掛けられたが、しかしそれが本来の役体を成すことはついぞなかった。

2019-04-19

anond:20190419221516

すごい

なにが一番すごいかというと、熱(以外にもあるが)を運動エネルギーに変換できるから

まり、これまでは「燃やす暖かい」だけだったのが「燃やすと物を移動させることができる」ようになったのだ

これまでは人力か馬力かいいとこ水力くらいだったのが、物体に組み込んでポータブルな移動能力を付加させることができるようになったのだ

2019-02-06

anond:20190206153327

クルマ動力性能は向上しているが、同じ速度で運動するクルマの持つ運動エネルギーが減ったわけじゃない。

それどころか昔のクルマより今のクルマの方が重いから、外的破壊力はむしろ増してるんだよ。事故に遭わず

さーっと走ってることしか想像できない奴はさっさとクルマなんか乗るのやめてしまえ。

2019-01-08

anond:20190108100055

リオレウスの鱗の形状を加味するとライフル弾のような高速弾は寧ろ弾かれると思われるので、単純な弾丸運動エネルギーの方がリオレウスには有効だと思われるが?

2018-12-20

理系はてなーさん教えてください

あのちょっと教えて頂きたいのですが・・・

熱とは分子運動エネルギーとききました。分子がわちゃわちゃ動くと高い熱になり、反対に停止すると冷えると。

あ、だから氷は冷たいのねって感覚にわかるのですが、え?机は?じゃあ机はなんで冷たくないの?

机硬いじゃん。でも冷たくないですよね机。もしかして実際には分子がそこそこ運動してるんでしょうか。

2018-10-18

上り下りも1つのレーンでまかなうエスカレーター

できそうじゃないかなぁ?

また、上り下りも一つの箱でまかなうエレベーター

できそうな気がするが。

「ああー、この手があったか」とか、「マジか、目の錯覚じゃないのか」みたいなの出てこないかなぁ。


たとえば、下り重力のちからで降り、落下時の運動エネルギー上りのひとを上に〜とか

いや、これだと別にレーン1つでできないし、てきとうもいいとこなんだが、なんかそういうの... 頭いい人お願いします。

2018-09-05

anond:20180905152629

異議あり! 作用反作用運動エネルギー諸々からいうと、上昇しようとすると潰れるのはその通りであるが、潰れたのであればその作用を地面に反射させて物体は飛び上がる! 潰れるということは上昇するという意味でもある!

増田の尻から放出された物体便器内の水面を潰して水滴を上昇させているではないか

2018-08-23

anond:20180823234545

お前、綱引き物理勉強したばかりやろが。地面の摩擦を極度に上げた状態運動する物体は、その運動エネルギーを他に反らせないからめちゃくちゃ強いんだよ。

2018-08-11

anond:20180706074859

銃砲刀剣類等所持法や武器製造法では弓矢は規制対象に含まれない 銃砲刀剣類等所持法では運動エネルギー兵器でも加速をガス圧に依らないものは銃砲に含まない これ豆な

2018-08-06

anond:20180806142613

火力発電とか与えた熱エネルギー運動エネルギーに変わってる分

総量としては減ってるつまり冷えてると言える。そういうので良ければ諸々あるだろ

そういうのじゃないのはスターリングエンジンの逆サイクルで出来るかも知れないらしい(よく知らない

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