что такое кпд аниме

Понятие КПД: определение, формула и применение в физике

Физика — это наука, которая изучает процессы, происходящие в природе. Наука эта очень интересная и любопытная, ведь каждому из нас хочется удовлетворить себя ментально, получив знания и понимание того, как и что в нашем мире устроено. Физика, законы которой выводились не одно столетие и не одним десятком ученных, помогает нам с этой задачей, и мы должны только радоваться и поглощать предоставленные знания.

Но в то же время физика — наука далеко непростая, как, собственно, и сама природа, но разобраться в ней было бы очень интересно. Сегодня мы будем говорить о коэффициенте полезного действия. Мы узнаем, что такое КПД и зачем он нужен. Рассмотрим все наглядно и интересно.

Определение и расшифровка КПД

Расшифровка аббревиатуры — коэффициент полезного действия. Однако и такое толкование с первого раза может оказаться не особо понятным. Этим коэффициентом характеризуется эффективность системы или какого-либо отдельного тела, а чаще — механизма. Эффективность характеризуется отдачей или преобразованием энергии.

Этот коэффициент применим практически ко всему, что нас окружает, и даже к нам самим, причём в большей степени. Ведь совершаем мы полезную работу все время, только вот как часто и насколько это важно, уже другой вопрос, с ним и используется термин «КПД».

Важно учесть, что этот коэффициент — величина неограниченная, она, как правило, представляет собой либо математические значения, к примеру, 0 и 1, либо же, как это чаще бывает — в процентах.

В физике этот коэффициент обозначается буквой Ƞ, или, как её привыкли называть, Эта.

Полезная работа

При использовании каких-либо механизмов или устройств мы обязательно совершаем работу. Она, как правило, всегда больше той, что необходима нам для выполнения поставленной задачи. Исходя из этих фактов различается два типа работы: это затраченная, которая обозначается большой буквой, А с маленькой з (Аз), и полезная — А с буквой п (Ап). Для примера, возьмем такой случай: у нас есть задача поднять булыжник определенной массой на определенную высоту. В этом случае работа характеризует только преодоление силы тяжести, которая, в свою очередь, действует на груз.

В случае когда для подъема применяется какое-либо устройство, кроме силы тяжести булыжника, важно учесть еще и силу тяжести частей этого устройства. И кроме всего этого, важно помнить, что, выигрывая в силе, мы всегда будем проигрывать в пути. Все эти факты приводят к одному выводу, что затрачиваемая работа в любом варианте окажется больше полезной, Аз > Ап, вопрос как раз заключается в том, насколько её больше, ведь можно максимально сократить эту разницу и тем самым увеличить КПД, наш или нашего устройства.

Полезная работа — это часть затрачиваемой, которую мы совершаем, используя механизм. А КПД — это как раз та физическая величина, которая показывает, какую часть составляет полезная работа от всей затраченной.

Итог:

Физическая формула КПД

Существует определенная формула для нахождения КПД. Она звучит следующим образом: чтобы найти КПД в физике, нужно количество энергии разделить на проделанную системой работу. То есть КПД — это отношение затраченной энергии к выполненной работе. Отсюда можно сделать простой вывод, что тем лучше и эффективнее система или тело, чем меньше энергии затрачивается на выполнение работы.

Сама формула выглядит кратко и очень просто Ƞ будет равняться A/Q. То есть Ƞ = A/Q. В этой краткой формулы и фиксируют нужные нам элементы для вычисления. То есть A в этом случае является использованной энергией, которая потребляется системой во время работы, а большая буква Q, в свою очередь, будет являться затраченной A, или опять же затраченной энергией.

В идеале КПД равен единице. Но, как это обычно бывает, он её меньше. Так происходит по причине физики и по причине, конечно же, закона о сохранении энергии.

Все дело в том, что закон сохранения энергии предполагает, что не может быть получено больше А, чем получено энергии. И даже единице этот коэффициент будет равняться крайне редко, поскольку энергия тратится всегда. И работа сопровождается потерями: к примеру, у двигателя потеря заключается в его обильном нагреве.

Ƞ=А/Q, где

Применение в разных сферах физики

Примечательно, что КПД не существует как понятие нейтральное, для каждого процесса есть свой КПД, это не сила трения, он не может существовать сам по себе.

Рассмотрим несколько из примеров процессов с наличием КПД.

К примеру, возьмем электрический двигатель. Задача электрического двигателя — преобразовывать электрическую энергию в механическую. В этом случае коэффициентом будет являться эффективность двигателя в отношении преобразования электроэнергии в энергию механическую. Для этого случая также существует формула, и выглядит она следующим образом: Ƞ=P2/P1. Здесь P1 — это мощность в общем варианте, а P2 — полезная мощность, которую вырабатывает сам двигатель.

Нетрудно догадаться что структура формулы коэффициента всегда сохраняется, меняются в ней лишь данные, которые нужно подставить. Они зависят от конкретного случая, если это двигатель, как в случае выше, то необходимо оперировать затрачиваемой мощностью, если работа, то исходная формула будет другая.

Теперь мы знаем определение КПД и имеем представление об этом физическом понятии, а также об отдельных его элементах и нюансах. Физика — это одна из самых масштабных наук, но её можно разобрать на маленькие кусочки, чтобы понять. Сегодня мы исследовали один из этих кусочков.

Видео

Это видео поможет вам понять, что такое КПД.

Источник

Как аниме на самом деле влияет на детей

Развенчиваем популярные мифы

Аниме — кажется, самый неоднозначный представитель современной анимации. Детей оно привлекает, а вот многие взрослые недовольны тем, что их чада смотрят «странные японские мультики». А проблема в том, что этот жанр окутан слухами и мифами, которые, по большей части, не имеют под собой никаких оснований.

На фоне недавних событий Тлум.Ру напоминает о том, что аниме — это совсем не такое зло, каким его представляют. Рассказываем, как на самом деле аниме влияет на детей, и на что родителям стоит обратить внимание.

Что такое аниме?

Аниме — японская анимация, отличающаяся характерной стилистикой персонажей и фонов. Как правило, аниме предназначено не для детской, а для подростковой и взрослой аудитории, но и самым маленьким есть, что посмотреть.

Как и любые другие виды кинематографа, аниме подразделяется на жанры и возрастные категории — например, у сериала «Тетрадь смерти» рейтинг 18+, а вот «Наруто» можно смотреть с 12 лет.

Почему аниме — это хорошо?

Разнообразие сюжетов на любой вкус и случай

_{«Покемоны», приключения, комедия, 8+}

Как правило, в аниме встречаются истории, которые не так часто можно найти в западной анимации — например, многосерийные повествования о жизни обычных детей в школе или путешествия в миры видеоигр. В то время, как полнометражные мультфильмы обычно сосредоточены только на приключениях, в аниме-сериалах также уделяется много времени повседневной жизни персонажей. Богатство жанров позволяет выбрать что-то по душе в любой возрастной категории.

Поэтому, когда кто-то пытается обобщить аниме и как «ужасы какие-то», и как «сплошное 18+», и подставьте любое другое определение — это всё будет в корне неверно. Да, есть и ужасы, а есть добрые и абсолютно невинные проекты. Наравне с «взрослым» контентом создаётся много универсальных, жизнеутверждающих и жизненных представителей аниме для любого возраста зрителей.

Яркие эмоции

Одна из «фишек» азиатского кинематографа — преувеличенное отображение эмоций. Забавные физиономии персонажей очень чётко позволяют понять их эмоции даже самому маленькому зрителю. Это полезно и для детей помладше — преувеличенные эмоции проще считывать — и подросткам с бурлящими гормонами, которые часто воспринимают жизнь слишком порывисто. А взрослым это просто нравится, пусть они и иногда всё отрицают (не верьте им).

Персонажи на любой вкус

_{«Мой сосед Тоторо», фэнтези, приключения, семейный, 3+}

Как правило, в аниме есть несколько протагонистов — так, чтобы человек с любым типом характера мог ассоциировать себя с кем-нибудь. Разнообразие типажей и историй помогает зрителям находить героя по душе и, возможно, узнавать решение повседневных проблем — таких, как общение со сверстниками, учёба, поиск своего призвания и отношения с родителями.

Изучение чужой культуры

_{«Дети-индиго из другого мира», фэнтези, комедия, 12+}

Япония — таинственная восточная страна, но изучить её традиции и, возможно, даже язык можно при помощи просмотра аниме. Многие представители жанра пересказывают японские легенды в современной интерпретации, а это лучший способ узнать немного больше о чужой культуре.

Объективные недостатки аниме

Нереалистичное изображение персонажей

_{«Дети моря», фэнтези, приключения, 6+}

Как правило, в японской анимации персонажи изображаются в искажённых пропорциях, слишком идеальных для обычного человека, а разнообразия фигур и внешности практически не представлено. В основном это связано с желанием самих японцев выглядеть идеально, но может отразиться на детях по всему миру.

Слишком длинные сериалы

_{«Сказания Весперии. Первый удар», фэнтези, приключения, 12+}

Как правило, один сезон среднестатистического аниме состоит из 24 серий по 22 минуты каждая. И если сюжет завлекает (а это случается сплошь и рядом), ребёнок может провести целый день перед экраном. В таком случае важно договариваться — не больше трёх-пяти серий в день, чтобы продлить удовольствие и не навредить здоровью, учёбе и тайм-менеджменту в целом.

Что делать, если ребёнок смотрит много аниме?

_{«Обещанная Страна Грёз», драма, фентези, триллер, 16+}

Для начала — не паниковать. В аниме, как правило, нет ничего плохого, но важно обсуждать с ребёнком, какие именно произведения он смотрит. Родителей часто пугает неизведанное — попросите детей показать вам их любимые аниме-сериалы. Совместный просмотр не только поможет понять, чем увлекается ребёнок, но и сблизит. Как минимум, на одну тему для разговоров станет больше. При этом сюжеты большинства сериалов настолько многослойно сделаны и лихо закручены, что скучать будет некогда. Главное — принять, что это анимация, и она не «только для детей» (распространённая ошибка, не делайте её).

Основа формирования здоровой среды развития ребёнка — доверительные разговоры и искренний интерес к его увлечениям. Даже если вам совсем не нравится «Наруто» или вы не понимаете, что такого в «Моей геройской академии», важно выслушать ребёнка — он наверняка расскажет вам много интересного и точно оценит ваше внимание к его хобби.

Что не надо думать об аниме?

Всегда нужно помнить, что аниме — не только кровь и жестокость, каким его часто представляют, но и множество самых разных жанров, среди которых есть и милые, и добрые семейные картины. Запрещать его — равносильно тому, чтобы запрещать всю анимацию в целом или всё игровое кино, без углубления в детали.

Большинство популярных у детей аниме-сериалов пусть и могут располагать пугающим сеттингом (боги смерти, постоянные сражения и так далее), по большей части несут в себе идеи смелости, борьбы за свои права, честности и других общечеловеческих достоинств, а зло так или иначе получает по заслугам.

_{«Стальной Алхимик: Братство», приключения, фэнтези, 12+}

Также напоминаем, что когда у наших детей трудные периоды, не стоит сразу же винить японскую анимацию. Прежде всего стоит объективно посмотреть на жизнь детей в целом. Всё ли в порядке в семье, нет ли абьюза со стороны родителей, уважаются ли личные границы ребёнка? Всё ли нормально на учёбе, адекватна ли нагрузка, нет ли давления со стороны учителей и патологического страха перед ОГЭ или ЕГЭ?

Дети, которым тяжело, очень часто прибегают к эскапизму и ищут поддержки в вымышленных мирах. А в аниме, где чаще всего показывают историю становления героев, преодолевающих все-все трудности, это сделать просто. Именно поэтому ищущие моральных сил дети обращаются к данному жанру так часто. Но чаще всего проблемы кроются совсем не в том, что они смотрят.

Бонус: Какие аниме можно посмотреть с детьми?

Почти все произведения Хаяо Миядзаки

_{«Ведьмина служба доставки», комедия, фэнтези, семейный, 6+}

Такие работы, как «Мой сосед Тоторо», «Унесённые призраками», «Ведьмина служба доставки» и «Рыбка Поньо на утёсе» подойдут для всех возрастов — главные героини этих мультфильмов маленькие девочки, так что детям будет просто ассоциировать себя с ними. К тому же, их приключения захватывающие и немного философские, так что взрослым будет интересно смотреть их вместе с детьми.

«Академия маленьких ведьм»

«Академия маленьких ведьм» точно понравится девочкам, мечтающим стать волшебницами — по сюжету пятнадцатилетняя Акко попадает в необычное учебное заведение. Вместе с ней учатся её новые подруги — грибная ведьмочка и заклинательница духов.

«Истории охотников за монстрами»

Это аниме чем-то напоминает «Как приручить дракона» — сюжет рассказывает о приключениях двенадцатилетнего Рюто из деревни «монстрячьих наездников». В этой деревне у каждого есть друг-монстрик, и главный герой отправляется в путешествие, чтобы научить все остальные поселения такой дружбе.

«Сказание о принцессе Кагуя»

Перед вами полнометражная экранизация японской народной сказки о чудесной крохотной девочке, которую находят в стебле бамбука. Её удочеряет старик-сборщик бамбука, в семье которого она живёт человеческой жизнью — но на деле у девочки совсем другая судьба.

«Милый дом Чи»

Что может быть более добрым и очаровательным, чем аниме о кошках? Однажды маленький котёнок Чи убежал от своей мамы и, конечно же, потерялся — как и мальчик Йохэй, которого он встретил в парке. Так котёнок оказался в новой семье — и теперь его ждут весёлые приключения.

«Гостиница Окко»

Девочка Окко отправляется жить к своей бабушке — она владеет небольшой гостиницей, в которой принимают любых постояльцев. Освоиться там ей помогает мальчик-призрак Ури-Бо, который готовит Окко к тому, чтобы стать преемницей бабушки. Если сомневаетесь, смотреть ли — читайте наш обзор.

Желаем вам адекватного взгляда на этот самобытный жанр, и приятного просмотра тем, кто отважится.

Чтобы читать самые интересные разборы мультфильмов и аниме, подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен. А ещё мы завели Telegram — присоединяйтесь, если вам удобнее этот формат.

Источник

Коэффициент полезного действия (КПД)

КПД: понятие коэффициента полезного действия

Представьте, что вы пришли на работу в офис, выпили кофе, поболтали с коллегами, посмотрели в окно, пообедали, еще посмотрели в окно — вот и день прошел. Если вы не сделали ни одного дела по работе, то можно считать, что ваш коэффициент полезного действия равен нулю.

В обратной ситуации, когда вы сделали все запланированное — КПД равен 100%.

По сути, КПД — это процент полезной работы от работы затраченной.

Вычисляется по формуле:

Формула КПД

η = (Aполезная/Aзатраченная) * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа [Дж]

Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Есть такое философское эссе Альбера Камю «Миф о Сизифе». Оно основано на легенде о неком Сизифе, который был наказан за обман. Его приговорили после смерти вечно таскать огромный булыжник вверх на гору, откуда этот булыжник скатывался, после чего Сизиф тащил его обратно в гору. То есть он делал совершенно бесполезное дело с нулевым КПД. Есть даже выражение «Сизифов труд», которое описывает какое-либо бесполезное действие.

Давайте пофантазируем и представим, что Сизифа помиловали и камень с горы не скатился. Тогда, во-первых, Камю бы не написал об этом эссе, потому что никакого бесполезного труда не было. А во-вторых, КПД в таком случае был бы не нулевым.

Полезная работа в этом случае равна приобретенной булыжником потенциальной энергии. Потенциальная энергия прямо пропорционально зависит от высоты: чем выше расположено тело, тем больше его потенциальная энергия. То есть, чем выше Сизиф прикатил камень, тем больше потенциальная энергия, а значит и полезная работа.

Потенциальная энергия

Еп = mg

Еп — потенциальная энергия [Дж]

g — ускорение свободного падения [м/с^2]

На планете Земля g ≃ 9,8 м/с^2

Затраченная работа здесь — это механическая работа Сизифа. Механическая работа зависит от приложенной силы и пути, на протяжении которого эта сила была приложена.

Механическая работа

А = FS

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

И как же достоверно определить, какая работа полезная, а какая затраченная?

Все очень просто! Задаем два вопроса:

В примере выше процесс происходит ради того, чтобы тело поднялось на какую-то высоту, а значит — приобрело потенциальную энергию (для физики это синонимы). Происходит процесс за счет энергии, затраченной Сизифом — вот и затраченная работа.

КПД в механике

Главный секрет заключается в том, что эта формула подойдет для всех видов КПД.

η = (Aполезная/Aзатраченная) * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа [Дж]

Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Дальше мы просто заменяем полезную и затраченную работы на те величины, которые ими являются.

Давайте разберемся на примере задачи.

Задача

Чтобы вкатить санки массой 4 кг в горку длиной 12 метров, мальчик приложил силу в 15 Н. Высота горки равна 2 м. Найти КПД этого процесса. Ускорение свободного падения принять равным g ≃9,8 м/с^2

Запишем формулу КПД.

η = (Aполезная/Aзатраченная) * 100%

Теперь задаем два главных вопроса:

Ради чего все это затеяли?

Чтобы санки в горку поднять — то есть ради приобретения телом потенциальной энергии. Значит в данном процессе полезная работа равна потенциальной энергии санок.

Потенциальная энергия

Еп = mgh

Еп — потенциальная энергия [Дж]

g — ускорение свободного падения [м/с^2]

На планете Земля g ≃9,8 м/с^2

За счет чего процесс происходит?

За счет мальчика, он же тянет санки. Значит затраченная работа равна механической работе

Механическая работа

А = FS

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

Заменим формуле КПД полезную работу на потенциальную энергию, а затраченную — на механическую работу:

η = Eп/A * 100% = mgh/FS * 100%

η = 4*9,8*2/15*12 * 100% = 78,4/180 * 100% ≃ 43,6 %

Ответ: КПД процесса приблизительно равен 43,6 %

КПД в термодинамике

В термодинамике КПД — очень важная величина. Она полностью определяет эффективность такой штуки, как тепловая машина.

Схема теплового двигателя выглядит так:

У теплового двигателя обязательно есть нагреватель, который (не может быть!) нагревает рабочее тело, передавая ему количество теплоты Q1 или Qнагревателя (оба варианта верны, это зависит лишь от учебника, в котором вы нашли формулу).

Оставшееся количество теплоты Q2 или Qхолодильника отводится к холодильнику, после чего возвращается к нагревателю и процесс повторяется.

КПД такой тепловой машины будет равен:

КПД тепловой машины

η = (Aполезная/Qнагревателя) * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа (механическая) [Дж]

Qнагревателя — количество теплоты, полученное от нагревателя[Дж]

Если мы выразим полезную (механическую) работу через Qнагревателя и Qхолодильника, мы получим:

A = Qнагревателя — Qхолодильника.

Подставим в числитель и получим такой вариант формулы.

КПД тепловой машины

η = Qнагревателя — Qхолодильника/Qнагревателя * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Qнагревателя — количество теплоты, полученное от нагревателя[Дж]

Qхолодильника — количество теплоты, отданное холодильнику [Дж]

А возможно ли создать тепловую машину, которая будет работать только за счет охлаждения одного тела?

Точно нет! Если у нас не будет нагревателя, то просто нечего будет передавать на механическую работу. Любой такой процесс — когда энергия не приходит из ниоткуда — означал бы возможность существования вечного двигателя.

Поскольку свидетельств такого процесса в мире не существует, то мы можем сделать вывод: вечный двигатель невозможен. Это второе начало термодинамики.

Запишем его, чтобы не забыть:

Невозможно создать периодическую тепловую машину за счет охлаждения одного тела без изменений в других телах.

Задача

Найти КПД тепловой машины, если рабочее тело получило от нагревателя 20кДж, а отдало холодильнику 10 кДж.

Решение:

Возьмем формулу для расчета КПД:

η = Qнагревателя — Qхолодильника/Qнагревателя * 100%

η = 20 — 10/20 *100% = 50%

Ответ: КПД тепловой машины равен 50%

Идеальная тепловая машина: цикл Карно

Давайте еще чуть-чуть пофантазируем: какая она — идеальная тепловая машина. Кажется, что это та, у которой КПД равен 100%.

На самом деле понятие «идеальная тепловая машина» уже существует. Это тепловая машина, у которой в качестве рабочего тела взят идеальный газ. Такая тепловая машина работает по циклу Карно. Зависимость давления от объема в этом цикле выглядит следующим образом

А КПД для цикла Карно можно найти через температуры нагревателя и холодильника.

КПД цикла Карно

η = Tнагревателя — Tхолодильника /Tнагревателя *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Tнагревателя — температура нагревателя[Дж]

Tхолодильника — температура холодильника [Дж]

КПД в электродинамике

Мы каждый день пользуемся различными электронными устройствами: от чайника до смартфона, от компьютера до робота-пылесоса — и у каждого устройства можно определить, насколько оно эффективно выполняет задачу, для которой оно предназначено, просто посчитав КПД.

η = Aполезная/Aзатраченная *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа [Дж]

Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Для электрических цепей тоже есть нюансы. Давайте разбираться на примере задачи.

Задачка, чтобы разобраться

Найти КПД электрического чайника, если вода в нем приобрела 22176 Дж тепла за 2 минуты, напряжение в сети — 220 В, а сила тока в чайнике 1,4 А.

Решение:

Цель электрического чайника — вскипятить воду. То есть его полезная работа — это количество теплоты, которое пошло на нагревание воды. Оно нам известно, но формулу вспомнить все равно полезно 😉

Количество теплоты, затраченное на нагревание

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

Работает чайник, потому что в розетку подключен. Затраченная работа в данном случае — это работа электрического тока.

Работа электрического тока

A = (I^2)*Rt = (U^2)/R *t = UIt

A — работа электрического тока [Дж]

R — сопротивление [Ом]

То есть в данном случае формула КПД будет иметь вид:

η = Q/A *100% = Q/UIt *100%

Переводим минуты в секунды — 2 минуты = 120 секунд. Теперь намм известны все значения, поэтому подставим их:

η = 22176/220*1,4*120 *100% = 60%

Ответ: КПД чайника равен 60%.

Давайте выведем еще одну формулу для КПД, которая часто пригождается для электрических цепей, но применима ко всему. Для этого нужна формула работы через мощность:

Работа электрического тока

A — работа электрического тока [Дж]

Подставим эту формулу в числитель и в знаменатель, учитывая, что мощность разная — полезная и затраченная. Поскольку мы всегда говорим об одном процессе, то есть полезная и затраченная работа ограничены одним и тем же промежутком времени, можно сократить время и получить формулу КПД через мощность.

η = Pполезная/Pзатраченная *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Pполезная — полезная мощность [Дж]

Pзатраченная — затраченная мощность [Дж]

Источник