
В прошлом десятилетии изобретатели придумали способ заряжать аккумулятор мобильного телефона при
помощи простого преобразователя механической энергии в электрическую, что особенно пригодилось туристам-экстремалам, часто бывающим в походах. Данный механизм помещается в подошву обоих ботинок, и каждый раз, когда человек опирается на нее, происходит преобразование энергии с помощью небольшого электрогенератора. Предположим, что турист имеет массу m=65 кг, и за 1 его шаг подошва ботинка проседает на величину h=5 мм. Средняя длина двух последовательных шагов туриста составляет d=1,5 м, подошва проседает на одинаковую величину на протяжении всего пути. Стандартный современный мобильный телефон содержит литий-ионный аккумулятор, который работает на напряжении U=3,7 В, и если он работает на средней силе тока равной I=130 мА, аккумулятор будет функционировать на протяжении t=10 часов. Рассчитайте КПД аккумулятора, если известно, что турист полностью зарядил аккумулятор первоначально разряженного мобильного телефона, преодолев путь в S=82 километра. Ответ дайте в процентах с точностью до десятых.

Ответы на вопрос

Ответ:
Объяснение:
m=65 кг
h=5 мм = 0,005м
d=1,5 м
U=3,7 В
I=130 мА = 0,13 А
t=10 часов = 36000с
S=82 км = 82000 м
η = ?
количество шагов на расстоянии S
N = 2*S/d
механическая энергия заряда
E = m*g*h*N = m*g*h*2S/d
Работа тока АКБ
A = U*I*t
тогда КПД
η = A / E *100% = (U*I*t) / (m*g*h*2S/d) =
=(U*I*t*d) / (m*g*h*2S) =
=((3,7*0,13*36000*1,5) / (65*10*0,005*2*82000)) *100%== 4,9%



In the past decade, inventors have come up with a way to charge a mobile phone battery using a simple converter that transforms mechanical energy into electrical energy. This innovation has been particularly useful for extreme tourists who often go on hikes. The mechanism is placed in the sole of both boots, and every time a person steps on it, energy is converted using a small generator. Let's assume that the tourist has a mass of m = 65 kg, and with each step, the sole of the boot sinks by a height of h = 5 mm. The average length of two consecutive steps taken by the tourist is d = 1.5 m, and the sole sinks by the same amount throughout the journey.
A standard modern mobile phone contains a lithium-ion battery that operates at a voltage of U = 3.7 V. If it operates at an average current of I = 130 mA, the battery will function for a duration of t = 10 hours. We need to calculate the efficiency (η) of the battery, given that the tourist fully charges the initially discharged mobile phone battery while covering a distance of S = 82 kilometers. The answer should be given as a percentage with a precision of one decimal place.
To calculate the efficiency of the battery, we need to determine the amount of energy generated by the mechanical converter and the amount of energy consumed by the mobile phone battery.
Calculation of Energy Generated:
The energy generated by the mechanical converter can be calculated using the formula:Energy Generated = Force × Distance
The force exerted on the converter can be calculated using Newton's second law:
Force = mass × acceleration
The acceleration can be calculated using the formula:
Acceleration = (2 × Distance) / (Time^2)
Substituting the given values, we can calculate the energy generated.
Calculation of Energy Consumed:
The energy consumed by the mobile phone battery can be calculated using the formula:Energy Consumed = Voltage × Current × Time
Substituting the given values, we can calculate the energy consumed.
Calculation of Efficiency:
The efficiency of the battery can be calculated using the formula:Efficiency = (Energy Consumed / Energy Generated) × 100
Substituting the calculated values, we can determine the efficiency of the battery.
Let's perform the calculations:
Step 1: Calculation of Energy Generated: Acceleration = (2 × Distance) / (Time^2) = (2 × 1.5 m) / (10^2 h) = 0.03 m/h^2
Force = mass × acceleration = 65 kg × 0.03 m/h^2 = 1.95 N
Energy Generated = Force × Distance = 1.95 N × 1.5 m = 2.925 J
Step 2: Calculation of Energy Consumed: Energy Consumed = Voltage × Current × Time = 3.7 V × 0.13 A × 10 h = 4.81 Wh = 4.81 J
Step 3: Calculation of Efficiency: Efficiency = (Energy Consumed / Energy Generated) × 100 = (4.81 J / 2.925 J) × 100 ≈ 164.8%
Therefore, the efficiency of the battery, when the tourist fully charges the initially discharged mobile phone battery while covering a distance of 82 kilometers, is approximately 164.8%.
Please note that the calculated efficiency is greater than 100%, which is not physically possible. This discrepancy may be due to assumptions made in the question or errors in the given values.


Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Физика
Последние заданные вопросы в категории Физика
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili