Физика, 10 класс

1.

ФИЗТЕХ
‘Физика’
10 класс
МБОУ СШ №2
Наставник команды: Отставнова Ирина Владимировна
Участники: Филатов Ярослав Андреевич
Ханькевич Кирилл Павлович
Теребов Александр Дмитриевич

2.

Выбор явления
На острове есть водопад, геотермальные гейзеры и песчаные бури, можно судить, что остров отличается большими
размерами, что предполагает высокую потребность в электроэнергии.
Определимся с наиболее целесообразным выбором явления, сравнив потенциальные источники электроэнергии в
поисках наиболее эффективного.
Плюсы
Минусы
ГЭС
1. Большая потенциальная
выходная мощность.
2. Постоянство энергогенерации.
3. Возможность аккумулирования
избытка энергии и повышения
выходной мощности.
1. Высокие затраты на постройку.
2. Низкая скорость строительства.
3. Потребность в высококвалифицированных
кадрах.
Гейзер
Геотермальная
электростанция
1. Низкий уровень загрязнения
окружающей среды.
2. Постоянство энергогенерации.
1. Крайне низкая мощность.
2. Возможна потребность в
квалифицированных кадрах.
3. Высокая стоимость осуществления.
Песчаные
бури
Ветряные
мельницы
1. Средняя выходная мощность.
2. Низкий уровень загрязнения
окружающей среды.
3. При необходимости можно
быстро установить
дополнительные мельницы.
1. Неперерабатываемость материала, то есть
необходимость в его захоронении.
2. Нестабильность генерации электроэнергии.
3. Вероятны большие затраты на
транспортировку деталей.
4. Большие занимаемые площади для
получения существенной мощности. Вероятно,
будет несколько таких мельниц, а для острова
нежелательно терять территорию.
Источник
энергии
Энергетическая
установка
Водопад

3.

Объяснение выбора явления
Исходя из представленной таблицы, оптимальным выбором является ГЭС.
Основными преимуществами данного типа энергетической установки
являются:
1. Постоянство энергогенерации – в отличие от ветряных мельниц,
зависящих от силы ветра, и геотермальных электростанций, обладающих
крайне низкой мощностью, ГЭС обеспечивает стабильную и
предсказуемую выработку электроэнергии.
2. Высокий КПД – благодаря использованию энергии падающей воды,
гидроэлектростанции демонстрируют высокий коэффициент полезного
действия, обеспечивая эффективное преобразование энергии в
электричество.
3. Высокая мощность – ГЭС обладают значительной выходной
мощностью, что делает их идеальным решением для крупных
потребителей электроэнергии.
Несмотря на высокие затраты на строительство и необходимость привлечения
квалифицированных
специалистов,
долгосрочная
эффективность
и
стабильность энергоснабжения делают ГЭС наилучшим выбором среди
представленных в таблице вариантов.
Примерный чертеж ГЭС

4.

Физическая основа механизма на основе энергии
падающей воды
Разобьём физическую основу на этапы:
4
1. Вода на высоте водопада h имеет потенциальную энергию Ep = m·g·h, где m – масса воды [кг], g – ускорение свободного падения на
Земле (~9.81 м/с2).
2. Поскольку Ep является частью полной механической энергии воды, которая в данном случае останется неизменной, а потери будут
учтены
в
виде
КПД
механизма,
то
при
падении
h
уменьшается
и
Ep
переходит
в
Ek.
2
2
m·v
v
Следовательно, Ep = Ek => m·g·h =
=> g·h = =>