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Si usted se encuentra en algún lugar de la Tierra ... esta es la Tierra, la masa de la Tierra,
radio de la Tierra, y tú estás aquí. Y supongamos para simplificar, que hay
no hay atmósfera que pueda interferir con nosotros, y quiero darle una patada enorme, una enorme
velocidad, por lo que nunca, nunca volverá a Tierra, que puede escapar de la atracción gravitatoria
de la Tierra. ĘCuál debería ser que la velocidad? Bueno, cuando estás
que están aquí y usted tiene esa velocidad, su energía mecánica -
que a menudo sólo tiene que llamar E, la energía total - es la suma de su energía cinética -
esta es su masa, lo que es su velocidad de escape cuadrado -
más la energía potencial y el potencial de la la energía es igual a menos Mg m, dividido por el radio
de la Tierra. Así que esta es su energía cinética y es esta
su energía potencial - siempre negativo, como hemos comentado antes.
La energía mecánica se conserva, porque la gravedad es una fuerza conservadora.
Así que no importa dónde usted está en su manera de infinito, si usted está en una distancia r, que
energía mecánica es la misma. Y por lo que este también debe ser v m de la mitad en
r un lugar determinado cuadrado m M menos G tierra dividida por que poco a r.
Y así en el infinito, cuando llegues allí - r poco es infinito, esto es cero, el potencial
de energía en el infinito es cero - y si me U en el infinito con cinética cero
energía, a continuación, este término también es cero. Y esa es la cantidad mínima de energía que
Yo sería necesario para ir hasta el infinito y a tener que escapar de la atracción gravitatoria
de la Tierra. Si te doy una velocidad más alta, bueno, entonces,
que terminan en el infinito con una red poco la energía cinética, por lo que la forma más eficiente
que puedo hacer es que este también es cero, por lo que alcanzar el infinito a velocidad cero.
Así que esto es para r tiende a infinito. Y por lo que este E es igual a cero, entonces.
Y por lo que este término es el mismo que este término por su velocidad de escape.
Y así nos encontramos que v m de la mitad de escape al cuadrado es igual a la tierra G m M dividido por el radio de
de la Tierra. Pierdo mi m poco, y encuentro que que la fuga
la velocidad que tengo que dar es la plaza raíz de dos M G tierra dividida por el radio
de la Tierra. Y esto es suficiente, es suficiente para obtener
todo el camino hasta el infinito con cinética cero energía.
Si sustituye aquí la masa de la Tierra y el radio de la Tierra, entonces
dará cuenta de que se trata de 11.2 kilometros por segundo.
Esa es la velocidad de escape que necesita. Es cerca de 25.000 millas por hora.
Una vez más, se supone que no hay aire que podría interferir con usted.
Si la energía total cuando salga de la Tierra con que la velocidad -
si la energía total es mayor que cero, hacerlo mejor que eso.
Se accede a infinito con la energía cinética que es un poco mayor que cero.
Llamamos a esta órbita no consolidados - mayor o igual.
Si E es menor que cero, que el total energía que usted tiene es negativa, entonces
nunca escapar de la atracción gravitatoria de la Tierra, y usted será una u otra manera
en lo que llamamos una órbita de unión. Vamos a perseguir la idea de órbitas circulares.
Más tarde, en el curso vamos a cubrir elíptica órbitas, pero ahora vamos a hablar exclusivamente sobre
órbitas circulares. Ahora bien, esta es la masa de la Tierra, y en
una órbita circular es un objeto con masa m, un satélite, y m es mucho, mucho, mucho más pequeĄos
que la masa de la Tierra. Y el radio de la órbita es de R, y esto
objeto tiene una velocidad v determinados, tangencial velocidad.
La velocidad no cambia, pero la dirección de la cambios, y tiene que haber una gravedad
la fuerza para mantenerlo en su órbita, y la gravedad de la la fuerza es exactamente la misma que la centrípeta
la fuerza - hemos discutido muchas veces antes.
Y por lo que la fuerza gravitacional que es necesario para hacer que vaya todo -
Yo también podría decir que la fuerza centrípeta es necesarias para hacer que se vaya en un círculo -
que la fuerza gravitacional de la tierra es igual a m M G dividido por R cuadrado.
Esta es ahora la distancia entre la Tierra y el satélite, y que debe ser igual a m
v cuadrado dividido por R, y es que tangenciales velocidad que usted ve aquí, que un poco más tarde
en el tiempo, por supuesto, estaría aquí. Pierdo mi m, y por lo que veo ahora que el orbital
velocidad - no debe confundirse con la velocidad de escape -
la velocidad orbital es exactamente lo mismo lo que tenemos allí, excepto la raíz cuadrada de dos
dividido por el Sr. R. Esto es ahora R.
Y allí estaba la tierra R. Si conoces a R, entonces se puede calcular la
velocidad en órbita. Si usted sabe la velocidad en la órbita, se puede calcular
R. Y así el período de dar vueltas en la órbita,
R T es igual a dos pi dividido por la velocidad orbital, y cuando lo hace, obtendrá dos pi.
Usted obtiene una R a la alimentación de tres mitades, y usted tiene la planta baja de la raíz cuadrada de G M
tierra. Permítanme pasar esto en un poco.
Dos pi R a la alimentación de tres mitades. Así que de nuevo, si se conoce el radio, si usted sabe
hasta qué punto se encuentra lejos de la Tierra, el periodo de siguiente manera única.
Si conoce el período, entonces la distancia con el satélite sigue de forma exclusiva.
Si tomamos el autobús como un ejemplo de un órbita cercana a la Tierra, así que tenemos la lanzadera.
El traslado puede ser de 400 kilómetros por encima de la superficie de la Tierra.
Así que tenemos que aĄadir a la radio de la Tierra 400 kilómetros, por lo que terminan con cerca de 6.800
kilómetros para el radio de la órbita de la lanzadera, y sustituto que aquí,
la masa de la Tierra y la gravedad de la constante, que encontrarás en la que T es de aproximadamente 90 minutos.
Se trata de una? horas. El transbordador tiene cerca de 1? horas para dar la vuelta,
y la velocidad, que la velocidad tangencial, es muy cerca de ocho kilómetros por segundo.
Y eso vale para todos los satélites cercanos a la órbita de la Tierra. Si son 400 o 500 o 600 kilómetros,
que no cambia mucho. Si usted toma la luna -
la luna es mucho más lejos que la lanzadera, y se toma la distancia a la Luna -
que es cerca de 385.000 kilómetros - usted sustituto que en esta ecuación, que
encontrará que el plazo para la luna va alrededor de la Tierra es de unos 27? días.
Y su velocidad es de sólo un kilómetro por segundo. Es mucho más lejos.
Si es mucho mas minuciosamente, R es mucho mayor, y para que veas la velocidad será mucho menor.
Si usted toma la propia Tierra alrededor del Sol - porque podemos utilizar todas estas ecuaciones -
sustituir la masa de la Tierra por la masa del sol, y entonces podemos hacer esto para los planetas.
Así que si tomamos la Tierra alrededor del Sol, a continuación, tenemos que poner en la masa del Sol, que
es cerca de dos veces diez a los 30 kilogramos. Y la distancia entre la Tierra y el sol,
hemos visto que antes - Pido que la distancia del sol a la
Tierra - es de unos 150 millones de kilómetros.
Perdóname por mezclar metros con kilómetros, pero hay que convertir eso, por supuesto, a
metros. Y cuando se calcula el tiempo que tarda la
Tierra a girar alrededor del Sol, no es de extraĄar - se encuentran 365? días.
Así que eso es simplemente la sustitución de estos dos cantidades en la ecuación que tengo aquí
y que tengo aquí. La velocidad de la Tierra en órbita alrededor es
30 kilómetros por segundo. Eso es una velocidad considerable, por cierto, que
la Tierra está pasando alrededor del sol - 30 kilómetros por segundo -
manera superior a la velocidad que el transbordador está en órbita alrededor de la ... alrededor de la Tierra,
que es tan sólo ocho kilómetros por segundo. Júpiter es cinco veces más lejos que la
Tierra, y lo que el tiempo de Júpiter para todos va de cinco a uno el poder?.
Eso es cerca de 12, por lo que toma alrededor de Júpiter 12 aĄos para ir alrededor del sol.
Tenga en cuenta que este período es independiente de la masa de los satélites pequeĄos, y que
fue muy desafortunado para los estadounidenses cuando el 4 de octubre de 1957, el Sputnik fue puesto en marcha.
No pudieron encontrar el radio con mucha facilidad, porque sabían que el periodo que tuvo el Sputnik
para ir alrededor de la Tierra. Eso fue cerca de 96 minutos.
Se podría calcular la velocidad, que podrían calcular el radio, pero no tenía ni idea
sobre la masa, y que fue una pieza clave de ingrediente que los americanos querían, porque
si la masa era muy grande del Sputnik, que indicaría, por supuesto, que los rusos
había cohetes muy potentes. Usted no puede decir la masa de la órbita
parámetros - es independiente de la masa.
Si usted tiene un objeto muy ligero o un muy satélites pesados, que tienen la misma velocidad
en la órbita de si están en la misma distancia, y tienen el mismo periodo orbital.
He mencionado antes, observe que el orbital período y variar la velocidad de escape por un cuadrado
raíz de dos, si usted está en una posición particular. Por ejemplo, usted está en una posición particular
alrededor de la Tierra, aquí mismo, en un satélite. Si desea escapar de esto, se le
necesita una velocidad que es la raíz cuadrada de dos veces mayor que la velocidad orbital.
Y por lo que si quería escapar de la Tierra, entonces usted necesita el 11,2 kilometros -
lo tenemos allí. Si usted está cerca de la Tierra en órbita, que son ocho
kilómetros por segundo, y ocho veces el raíz cuadrada de dos es exactamente eso 11.2.
Así que ya ves la conexión es siempre a través de esta raíz cuadrada de dos.
Hay algo notable acerca de estos números.
La energía mecánica total - y voy a escribir que una vez más aquí -
que es v m de la mitad cuadrado en un radio dado poco menos de capital m M G sobre r, ya sea
M es la masa del Sol o la Tierra es de No me preocupa ahora.
Esta es la energía cinética de algo en órbita a este radio, y este es el potencial
energía. Pero ahora aviso, que puede sustituir ahora para esta
v al cuadrado, que puede sustituir a la plaza de esta -
que es la velocidad orbital - y luego me pongo M G sobre R.
Y por lo que este uno es igual a MG de la mitad m sobre R.
Y ahora comparar los dos. Ellos casi parecen copias al carbón de cada
, excepto que hay un signo menos aquí, que es crucial, y hay un medio aquí,
que falta aquí. Y por lo que la energía total E -
que yo he llamado la energía mecánica - siempre por una órbita circular es la mitad de U
y es el mismo que menos la energía cinética. Una coincidencia notable, se podría pensar.
No es tanto una coincidencia como usted piensa, por supuesto.
Pero si hay algo que está en órbita, este es el velocidad orbital de radio r, entonces siempre es
su energía total es la mitad de la energía potencial. Siempre es negativo.
Bueno, más tarde en el curso vamos a cubrir elíptica órbitas.
No voy a hacerlo hoy, así que se marcha a un tema completamente diferente, y que
es el tema del poder. Así que voy a abandonar por el momento las órbitas por completo.
ĘQué es el poder? El poder es el trabajo que se hace en un cierto periodo de tiempo.
dw / dt, si w es el trabajo, es la instantánea poder en el tiempo t.
También sabemos que el poder en términos de poder político. Eso es muy diferente.
El poder político - usted puede hacer ningún trabajo en mucho tiempo,
y tiene mucho poder. Aquí, en la física, la vida no es tan fácil.
Las unidades de energía son las unidades de trabajo, que es julios por segundo, para lo cual a menudo se
escribir W, que debe su nombre al físico Watt.
No hay que confundir este w para el trabajo con la W para vatios, que es un julio por segundo.
Ahora, el trabajo que hago, que la fuerza es haciendo, es el producto escalar entre la fuerza
y un cierto desplazamiento de esa fuerza. Hemos tratado que antes.
Eso es un poco de trabajo que estoy haciendo, Ęno? Tengo una fuerza que es constante durante
un desplazamiento corto, pequeĄo. Y por lo que puede sustituir en que existe, y
así que conseguir que el poder es la derivada de este tiempo frente.
Y es que si sigo esta fuerza constante para ese corto período de tiempo es el producto escalar
veces la velocidad, porque el dr / dt es simplemente la velocidad de ese objeto.
Así que el poder es también la fuerza de puntos con la velocidad. Si la fuerza se perpendicular en todo momento
el vector de velocidad, entonces el poder es cero.
Tomemos un ejemplo. Estoy en una bicicleta -
aquí está mi bicicleta - y yo estoy sentado en una bicicleta aquí y estoy
tratando de ponerse en marcha. Y tengo una cierta velocidad, y mantener que
que la velocidad constante. Esa es la forma más gente viaje en su
bicicletas. Ahora, hay resistencia del aire, que es inevitable.
Hablamos de eso. Y la resistencia del aire actúa como una fuerza en mí,
arrastre F, y así de alguna manera, yo, Walter Lewin, se tienen que llegar a la fuerza en esta dirección
para superar esta resistencia para que la velocidad puede ser constante, porque si la fuerza neta es cero
en mí, entonces por supuesto voy a tener una constante la velocidad -
sin aceleración, sin cambios en la velocidad. ĘCómo puedo hacer eso? Bueno, yo empuje sobre los pedales.
Sin embargo, los pedales retroceder en mí. La acción es igual a la reacción negativa.
Así que no causa fuerza neta sobre la moto en todos.
Empujo el pedal, el pedal empuja hacia atrás en mí, esas dos fuerzas cancelar.
Hacemos un llamado a las fuerzas internas. Ahora, los pedales de empuje de la cadena, y el
empuja la cadena en la rueda, y en última instancia esta rueda quiere empezar a girar en este
dirección, porque de mi pedaleo. Y ahora aquí con la
con el suelo, con la carretera, hay fricción, y ahora la rueda empuja a la carretera,
y el camino lleva hacia atrás. Acción reacción menos iguales.
Y es que la fuerza, que es realmente la fricción -
que es la fuerza que Walter Lewin tiene que llegar a fin de asegurarse de que
puede ir con una velocidad constante. Es la fricción que lo hace.
Tienes que pensar realmente en ello. Es notable.
Si no hubiera rozamiento de ese camino, que no podía ciclo.
Yo podría hacer esto, y me acaba de quedarse quieto, Ęno? Nunca habría ninguna fuerza aquí
que me lleve en esa dirección por lo que puede ir.
Por supuesto, si usted tenía una velocidad que se haya deslizamiento, entonces, por supuesto, usted siempre
mantener esa velocidad. Quiero que tener en cuenta que el poder que
Tengo que entregar es una función muy fuerte de la velocidad.
Si estamos aquí en el dominio de lo que llamé régimen anterior dos, que es la presión que predominan
régimen, entonces la fuerza de arrastre es proporcional a V al cuadrado.
Digamos que es una constante v veces al cuadrado. Pasamos toda una conferencia sobre este tema.
Que el régimen de dos. Vamos a suponer que está ahí.
Entonces si yo tengo diez millas por hora aquí, A diez millas por hora, y yo os digo que
el poder que este es un hecho, esto no es algo que os muestro, que es sólo un hecho, que
que se trata de una potencia de 0.02, 1 / 50, de un caballos de fuerza, y potencia una cierta locura
unidad - 400 ... 746 vatios.
Así que esto es alrededor de 15 vatios. Así que estoy pedaleando, y mantener que mi velocidad de diez millas
por hora, y tengo que generar 15 julios por segundo en promedio.
Pero ahora quiero ir a 25 millas por hora. Así que aquí tenemos 25.
Eso es de 2? veces mayor. Pero ahora el poder que tienen para generar
es el producto escalar entre la fuerza y la velocidad.
Ahora, la fuerza y la velocidad están en el misma dirección, por lo que el punto puede desaparecer,
así que conseguir que el poder es k v veces a la en tercer lugar, y por lo que ahora si quiero ir a la velocidad
por un factor de 2?, el poder que tengo para generar es de 2? al poder tres veces
superior, y que es aproximadamente 15 veces superior, por lo que ahora estamos hablando de cerca de 0.3 caballos de fuerza,
y estamos hablando de algo así como 230 vatios.
Y eso es todo un poder, déjame decirte. Me pregunto si hay muchos aquí en el
público que podría generar este para obtener más que incluso media hora.
La mayoría de nosotros probablemente podría hacerlo por unos pocos minutos, pero no por horas.
Depende por completo, por supuesto, de su condición. También existe la energía térmica y energía térmica
se expresa de una manera muy diferente. Expresamos que, en términos de calorías.
Y una caloría se define de una manera muy especial manera que la energía que se necesita para aumentar
un gramo de agua en un grado centígrado. Y así, en general, podemos escribir que Q, que
es la energía térmica, que se encuentra en calorías, es el masa del objeto veces el calor específico,
que el agua sería una caloría por gramo por momentos un grado centígrado la temperatura
incremento que se aplica. Por lo tanto, aumentar la temperatura de un objeto.
El objeto tiene una masa m. Aumentamos la temperatura en este mucho,
tantos grados Kelvin o grados centígrados - que es lo mismo -
y entonces este es el número de calorías que tienes que poner ahí.
Um ... Te di el calor específico del agua en calorías por gramo, no por kilogramo.
Si se lo di por kilogramo, lo que puede ser mejor para este curso, entonces por supuesto que sería
mil en lugar de uno. El aluminio tiene un calor específico de 0,2.
El plomo es inusualmente baja - es sólo 0,03.
Es muy, muy bajo. El hielo es sólo la mitad del calor específico del agua.
El hielo es sólo hielo es sólo la mitad de calorías por gramo por grado centígrado.
El físico James Joule, después de que nosotros llamamos después de él la unidad de trabajo -
fue el primero en demostrar que la energía térmica y la energía mecánica son realmente equivalentes.
Él hizo un ingenioso experimento. Por supuesto una vez que lo oyes, dijo: "Bueno,
Podría haber pensado en mí mismo. "Toma objetos con masas que cuelgan de cadenas
y él les reduce en un campo gravitatorio sobre una distancia determinada.
Así que él sabe lo que es mgh. Y él utiliza este cable para girar bolas que
están en el agua. Y estas bolas son impulsadas.
No hay energía mecánica, mgh sale en las cucharadas, y lo que se cuenta? Que
la temperatura del agua sube. Y se mide el aumento de la temperatura,
y sabe cómo la caloría se definió, y así se encontró con que una caloría es de aproximadamente
4.2 ahora es llamado julios. En esa época no se llamaba todavía julios.
Así que hay una conexión directa entre el dos.
Me gustaría ... Voy a lanzar varias números a que durante esta conferencia, y yo
preparado un gráfico de vista. No copie los números, porque está todo en
la Web. Pero algunos de estos números que volverá a,
y por eso pensé que también podría compilar en una sola.
Ves que hay en la parte superior hay que una caloría es de 4,2 julios.
También puede ver los caballos de fuerza y otras unidades que se van a plantear en breve son definidos
allí. Cuando quemamos algo, no es una sustancia química
reacción que produce calor, en muchos casos. La gasolina produce por galón como algo
cerca de cien millones de julios. Su cuerpo produce calor.
Su cuerpo es más o menos a una temperatura de 98 grados centígrados, a menos que usted ejecute
una fiebre alta hoy. Y su cuerpo está irradiando electromagnética
la radiación. Usted no puede verlo con sus ojos, porque es
infrarrojos. Pero cuando es de noche y usted tiene a alguien en
los brazos, se puede sentir que el calor. Ese calor es una cantidad excepcional.
Eso es cerca de 100 julios por segundo que irradiar -
100 vatios. Que irradian en el mismo nivel como de 100 vatios
bombilla, pero es, por supuesto, distribuidos sobre un área mucho más grande, por lo que no es que estamos
caliente como una bombilla de 100 vatios. Pero es una cantidad excepcional -
un centenar de vatios que irradian de la simple hecho de que su cuerpo tiene que mantenerse en ese
temperatura. Esto significa que en un día de diez a la
siete julios que generan. De diez a las siete julios -
eso es lo que se genera en términos de calor, diez a las siete julios por día, y que
es cerca de dos millones de calorías por día. ĘDe dónde viene el cuerpo lo sacaron? Los alimentos.
Es mejor comer dos millones de calorías por día. Ahora, puedo ver que algunos de ustedes a su vez pálido y verde
y púrpura, y decir: "Sobre mi cadáver!" Dos millones de calorías por día?! Usted debe estar fuera
de tu mente! "Bueno, no del todo. Usted ve, cuando usted lee en los paquetes de "calorías"
entonces se le llama una C mayúscula-a l-y que es realmente una kilocaloría.
Así que hay que dividir esto por un mil a compararlo con los paquetes que usted compra,
cuántas calorías hay en los alimentos. Así que tienes que comer más o menos al día cerca de 2.000
equivalente kilocalorías 'de los alimentos. Y si come mucho más que eso, bueno,
usted paga un precio por que tarde o temprano. ĘQué tal el trabajo mecánico? No tenemos que
comen también por todo el trabajo mecánico que que hacemos? Trabajamos muy duro, y estoy seguro de que hay
debe ser una gran cantidad de energía va en esa labor. Bueno, tengo una sorpresa para ti.
Es muy decepcionante. El tipo de trabajo que usted y yo hacer en un
día es tan vergonzosamente poco en términos de el trabajo mecánico que se puede descuidar por completo
que. Supongamos que subir tres plantas.
Caminamos hasta tres pisos, que está a unos diez metros de altura.
Y digamos que lo hacemos tres veces por día. Y vamos a darle una masa de alrededor de 70 kilogramos.
Se trata de mi masa. ĘCuánto trabajo debo hacer cuando hago que tres
veces ...? şOh, déjame hacerlo cinco veces por día.
Chico, me salgo de mi camino. Cinco veces al día voy tres pisos más arriba.
Bueno, la cantidad de trabajo que yo hago es mgh. mgh.
Los diez metros que se multiplicará por cinco, porque lo hago en cinco ocasiones, y así puedo obtener 35.000
joules de trabajo que hago. 35.000 julios.
Compare eso con los diez a los siete julios por día que su cuerpo genera en términos
de calor. ĘCrees que tienes que comer un poco más
para estos pésimo 35.000 julios? Olvídalo - No es nada.
De hecho, su potencia media si lo hizo, si que acercó las escaleras y la propagación que
que a lo largo del día, y usted dice que le tomó diez horas.
Que ir una vez en la maĄana y luego en algún momento Por la tarde, y se sube por la noche
y tal vez dos veces en la noche. Te lleva diez horas para ir hasta cinco veces
estas tres plantas. Luego, la potencia media que ha hecho,
que han generado, es de 35.000 julios dividido en 36.000 segundos.
Eso es vergonzosamente poco. Eso es alrededor de un vatio.
Compare eso con su cuerpo, lo que genera un centenar de julios por segundo cada segundo -
100 vatios. Por lo tanto, es completamente insignificante.
Sin embargo, si usted sube una montaĄa - 5.000 pies -
y lo hace, entonces el trabajo tiene que no es un millón de julios.
Ahora, un millón ya no es despreciable en comparación a los diez hasta el séptimo.
Y por lo que ahora se siente hambre, y ahora que realmente necesidad de más alimentos.
Y si lo hace en dos horas, el poder que han generado es considerable.
Se le han generado una potencia media de 160 vatios -
más que el calor del cuerpo - durante esas dos horas, por supuesto.
Y lo que ahora el cuerpo dice, "quiero comer más. Yo quiero ser compensado por el trabajo si
subir esta montaĄa. "Si me subo a 5.000 pies y que tengo que hacer un trabajo extra, que es de diez
a los seis julios, tienes que comer más. Ahora, se podría pensar que usted tiene que comer
sólo un diez por ciento más de lo que come normalmente, Porque tú dices: "De diez a las seis es sólo diez
por ciento de los diez a los siete. "Pero eso no es cierto, tienes que comer mucho más, porque
la conversión de los alimentos en trabajo mecánico es muy pobre -
algo así como 20%. Así que puede que tenga que comer un 40% o 50% más de
normalmente lo hace en un día. Supongamos que yo quería tomar un baĄo, y quiero
para calcular la cantidad de energía que se necesita para calentar el baĄo -
una cosa maravillosa que tiene. Bueno, ahora sabemos cómo hacerlo.
Q es el número de calorías, los tiempos de m veces C Delta T -
esa es la ecuación. Un baĄo que contienen cerca de 100 kilogramos de
del agua. Eso es cerca de 28 galones.
Y supongamos que el aumento de la temperatura es de unos 50 grados centígrados, que es el
igual que 50 grados Kelvin. Tenemos agua, y por lo que encontrarás a continuación, que Q
se convierte en cerca de 5.000 kilocalorías - que es la cantidad de energía térmica que se necesita -
que es dos veces diez a las siete julios. Así que esa es la energía que se necesita para calentar
un baĄo y disfrutar de ese placer. Voy a volver a este baĄo lo antes posible.
Hay muchas formas de energía. Como todos estamos familiarizados, que es eléctrico
energía, hay energía química - He mencionado ya que, la quema de gasolina -
hay energía mecánica, cuando las cosas se muevan en un campo gravitatorio, y no es de origen nuclear
energía. Una cascada es la energía mecánica -
mgh. Usted puede convertir que a la electricidad.
Se puede convertir en calor. La electricidad se potencia la máquina de café.
Se potencia el televisor, la radio, la videograbadora, su cepillo de dientes eléctrico -
todo. Es posible que el poder de su manta eléctrica, si
tiene uno. manta eléctrica es de sólo 50 vatios.
Compare eso con un ser humano - 100 vatios.
Mucho mejor que un ser humano con usted en la cama de una manta eléctrica -
créeme. [Estudiantes risa]
LEWIN: La energía nuclear se puede convertir en calor, y que se puede convertir en energía mecánica
la energía y de nuevo en electricidad. Energía química -
gasolina, los combustibles fósiles pueden ser quemados, convertidos al calor, la convierte en electricidad.
He aquí un dispositivo que me permite convertir energía mecánica en energía eléctrica, y
Me gustaría invitar a un estudiante para llegar a aquí, un voluntario, una que él o ella una, que va
para mostrar cómo él o ella puede convertir mecánica de energía en energía eléctrica.
Vamos a tener las condiciones de luz especiales para que lo podamos ver bien.
Entonces, Ęquién quiere hacer eso? Sí, por favor venga. Hay una bombilla de 20 vatios aquí.
Usted va a ver muy poco. Y este hombre tiene mucho poder, que puedo decir.
Más de 100 vatios. Vaya por delante.
Poder que la bombilla de 20 vatios. Poner el pie en aquí.
Tómelo con calma. [Aparatos rodantes]
Muy impresionante, Ęeh? Bien, ahora vamos a apretar las tuercas un poco sobre usted.
Aquí tenemos seis de ellos. Así que ahora seguir adelante, y ahora están tratando de
generar 120 vatios de potencia. ĘCrees que puedes hacerlo? ESTUDIANTE: voy a tratar.
LEWIN: Probar. [Aparatos rodantes]
Se ven muy oscuras para mí. En ningún lugar cercano.
[Aparatos rodantes] En ninguna parte cerca de -
seguir adelante, el hombre, sigue adelante! [Los estudiantes se ríen]
LEWIN: Usted no está incluso en el nivel de 120 vatios.
Es inútil. Es inútil. [Más risas]
Lewin: No puede hacerlo. E incluso si pudiera hacerlo, tendría que
para hacer esto durante 48 horas seguidas para calentar mi baĄera.
Piensen en eso. Para un baĄo, 48 horas.
Pero ni siquiera puede hacerlo. 120 vatios es demasiado.
Yo no te culpo - No puedo hacerlo bien.
[Estudiantes aplauden] Hay baterías.
Las pilas convierten la energía química en electricidad directamente.
Todos estamos acostumbrados a estas pilas secas de fantasía, pero en los viejos tiempos, y aún hoy en día en
su coche, hay baterías de ácido. Si tengo aquí un vaso de precipitados con ácido, para lo cual
más comúnmente se utiliza ácido sulfúrico, y yo puesto aquí en un alambre de zinc y aquí en una moneda de cobre
alambre, entonces esta es una batería. Creo que de este lado de la batería es positivo
y esto es negativo. Ahora, los tenemos aquí.
Tenemos este ácido sulfúrico y hemos de zinc y hemos de cobre.
Pero si usamos una sola célula, entonces no se ser capaz de encender una bombilla pequeĄa.
Al igual que con la linterna que tiene en casa, a veces tienes que poner en varios
células en serie para conseguir un voltaje más alto para que puede alimentar una bombilla pequeĄa.
La bombilla que tenemos aquí es sólo una pocos vatios.
Es casi nada, y voy a tratar todavía Para obtener lo encendió, lo que no es tan fácil, porque
esta batería tiene una auto-destrucción en ella. En el momento en que puse este zinc allí,
Tengo reacciones químicas muy violento. Los vapores son terribles -
puede que en realidad olor que en la primera fila; es muy horrible -
y la batería sólo funciona tal vez para unos pocos minutos.
Así que tengo que hacer esto muy rápido ya que se ha una auto-destrucción incorporado, y cuando lo hago,
Voy a hacerlo en el último minuto, que hará que sea completamente a oscuras.
Así que la forma en que va a hacer, es decir, Ępor qué no a su vez todo lo que fuera? Y ahora os dejo unos cuantos
las cosas en la primera. Puedo poner el cobre pulgadas
El cobre no es lo peor. Permítanme en primer lugar poner el cobre pulgadas
Eso es muy inocente. Así que voy a construir cuatro células y ponerlos
en serie, y tengo el cobre ahora en su lugar. Así que eso no es lo peor.
En el momento en que puse el zinc, entonces las cosas comienzan a ser muy desagradable, pero cuando hago
muy oscuro, cerrar el circuito, y espero usted será capaz de ver la luz -
sin juego de palabras implícita. Así que vamos a dejar algo y gire a todos los
resto fuera. Yo voy a hacer muy oscuro muy pronto.
En primer lugar usted todavía tiene poca luz. Aah -
una cosa va in şUf! Ya huele.
Dos cosas van pulgadas Y el tercero entra, y ahora me voy a
hacerlo completamente a oscuras. Y ahora tengo que cerrar el ciclo con la
última pieza de zinc. Mira a ese foco de luz pequeĄa que sea adecuado
allí. Ahí va! şYa está! Veo la luz! ĘSe
lo ves? No dura mucho tiempo, pero que está ahí.
Boy, que fue muy brillante, Ęno? Que lo vio , Ęverdad? Inconfundible.
Tengo que sacar esto, porque de lo contrario estaremos todos muertos por la final de la conferencia.
[Los estudiantes se ríen] Muy bien.
Y vamos a cubrir estos también para arriba, porque este ácido sulfúrico -
ugh! Así que la batería de plomo en su coche funciona con la misma idea, sólo que esta es óxido de plomo
y este es el plomo. Por lo tanto, trabaja con óxido de plomo y plomo, y
es una batería muy, muy poderosa. Hay baterías que están muy de lujo que
se puede cargar. Níquel-cadmio es una batería que se puede cargar.
Mi máquina de afeitar eléctrica trabaja en estas baterías. Es maravilloso.
Si me olvido de afeitarse en la maĄana, puedo todavía lo hacen antes de venir aquí.
Esa es la gran cosa acerca de las baterías. Esta es, probablemente,
esto probablemente consume 30 vatios, 30 julios por segundo es mi cálculo aproximado.
Y es probable que pueda obtener una hora de afeitarse fuera de eso.
Probablemente afeitado seis, siete veces, de modo que los un total de 100.000 julios -
que no es malo - de una batería.
E incluso se puede recargar. Ahora, todos sabemos que cuando usted realmente necesita baterías,
están muertos. Cuando estás en las montaĄas y la necesidad de que
la linterna porque es realmente una emergencia, Lo que pasa es que las pilas están
muertos. Y por lo tanto casi todo montaĄero ha
con él o ella un dispositivo que convierte la mecánica energía en electricidad.
[Dispositivo de trinquete] Y eso es todo.
Oye, no ves nada. şOh, mi bombilla se rompió.
[Los estudiantes se ríen] LEWIN: şOh, qué triste.
[Más risas] LEWIN: Cuando estás en la montaĄa, ve,
las cosas nunca funcionan. Déjame ver si la bombilla no se han
apretado. [Lewin se ríe]
şQué tragedia. [Dispositivo de trinquete]
N ž La bombilla se rindió.
No puedo demostrar que la luz. Pero usted lo ha visto allí.
Lo siento - esa es la forma en que funciona.
Tengo que poner una bombilla nueva pulgadas Te voy a dar de nuevo el gráfico de vista, porque
Voy a hablar de unos cuantos números más, y todos están aquí, así que no tiene que
copia de cualquier cosa. Todo estará en la Web.
El consumo de energía de todo el mundo mundo de seis mil millones de personas -
por cierto, la milmillonésima seis nació dos la semana pasada.
ĘHas oído hablar de eso en la radio? 6.00000 mil millones de personas en la Tierra -
es aproximadamente cuatro veces diez a los 20 julios por aĄo.
Ese es todo el consumo. Los Estados Unidos tiene sólo 1 / 30 del mundo
población y consume una quinta parte de eso. Estamos muy spoilers de energía, la energía grande
spoilers. El sol es una maravillosa fuente de energía.
El sol tiene una potencia de cuatro a diez veces el 26 vatios -
cuatro veces diez a los 26 julios por segundo - sobre todo a la luz visible y algunos miembros de la
infrarrojos. Si el sol está aquí y la Tierra está aquí,
y se puede calcular la cantidad de esa energía llega a la Tierra a la distancia de la Tierra -
por lo que tiene que saber la distancia, pero sabemos eso, que es de 150 millones de kilómetros.
Y para que la energía sale radialmente, de forma simétrica, isótropa en todas las direcciones, y por lo que es
muy fácil. Usted sabe que la superficie de esta esfera
es cuatro pi r al cuadrado, y por lo que se puede calcular la cantidad por cada metro cuadrado llega a la
Tierra. Y eso es un número clásico que casi todo el mundo
sabe, sin duda las personas que están en la energía solar. Eso es de 1.400 vatios por metro cuadrado.
Eso es lo que llega a la Tierra. Es decir unos 100 millones de julios por metro cuadrado
metro cada día. Sería bueno si pudiéramos cosecha que,
y sería bueno si pudiéramos utilizar esa 100 000 000 julios por metro cuadrado por día
para proveer al mundo con esta cuatro veces diez a los 20 julios por aĄo.
Para ello, necesitaría diez a las diez metros cuadrados para absorber la energía solar.
Eso es trivial. Eso es sólo el tamaĄo de Holanda.
No es gran cosa. Si perdemos Holanda, que no es gran cosa, por lo que
[Los estudiantes se ríen] Sin embargo, hay una trampa.
No hay día y noche, que no han permitido por el momento.
Nosotros asumimos que el sol siempre estuvo ahí. Hay nubes.
Y luego el sol sale y se pone el sol, y por supuesto, si el sol está en el horizonte y
aquí está el avión en el que tratan de absorber el sol, usted no consigue nada, por lo que tiene la
coseno del ángulo tiene que ser tomado en cuenta. Y entonces la eficiencia de las unidades que
que está usando, con la que captar la energía solar de energía podrían ser células solares.
Es una muy baja eficiencia. Y si se toma todo esto en cuenta,
tendría una superficie de más como 400 por 400 millas. Ahora usted está hablando realmente.
Eso es algo así como el conjunto de Inglaterra y el conjunto de Francia.
Y lo que no sólo son los altos costos, pero es simplemente más allá de nuestro presente tecnológico
capacidades. Así que la energía solar juega un papel muy pequeĄo en
nuestra economía mundial. La energía nuclear, que es la fisión del uranio
o plutonio, era muy popular en los aĄos 70, pero se ha vuelto un poco menos popular
últimamente. Tuvimos el accidente de Three Mile Island en nuestra
propio país, y que ha escuchado tan sólo unas semanas hace sobre el accidente desagradable que no había
en ***ón. Así que las personas son, comprensiblemente, emocional
fuertemente sesgado en contra del uso de la energía nuclear energía.
Pero la energía nuclear está a mi alrededor, por lo menos todos los días.
Tengo una colección muy especial de Fiestaware, que es vajilla de América que fue diseĄado
y construido en los aĄos 30, en 1937, y fue que sucesivamente hasta los aĄos 50.
Y aquí te traje algo de esto. Esta es una placa de diez pulgadas, y esto se llama
"Fiesta de color rojo." A pesar de que es de color naranja, que todavía lo llaman Fiesta de color rojo.
Cuenta con óxido de uranio en el mismo. Que el rojo es el óxido de uranio.
Esa es la misma de uranio que las potencias nucleares reactores.
Este es el cobalto, no tiene uranio en ella. Y esto, de nuevo, es mi taza de té -
radiactivos. óxido de uranio.
Muy bien. ĘEstás listo para esto? Se oye esto? Esto es
un tubo de Geiger. Puede medir los rayos gamma que el uranio
emite espontáneamente cuando se rompe en pedazos y la energía se libera -
pedimos que la fisión. Usted escuchará un pitido poco.
Voy a mantenerlo cerca de mi micrófono. [Rápida agudo pitido]
Esa es la placa de la que consume. [Mucho más lento pitido]
Esta copa no tiene óxido de uranio. Pero mi taza de té
[Rápida agudo pitido] Radiactivas.
Así que si quieres venir a cenar, que está más que bienvenido a hacerlo
[Los estudiantes se ríen] LEWIN: Pero sabes lo que te espera.
Hemos de combustibles fósiles en la Tierra. Estamos consumiendo en este momento el fósil
de combustible a una tasa que es un millón de veces más rápido que la naturaleza podía crear -
un millón de veces más rápido. Y si lo consume al ritmo actual,
o tal vez por el aumento de sólo tres por ciento aĄo, entonces no tendrá ningún izquierda en menos
de 100 aĄos. Así que tenemos una crisis energética -
una crisis energética real. Y tenemos un problema ambiental, ya que
todas estas plantas de energía y todas las industrias de la causar contaminación.
Y así lo vamos a hacer al respecto? Mi propio consumo de energía es bastante modesto, que
pensar, aunque estoy también en su país, así que estoy seguro de que también consumen seis veces más
que la persona promedio en el mundo. Yo uso de la electricidad, para lo cual recibe una factura.
Tengo el calor de gas, que el calor con el gas. Y también he cocinar con gas.
Yo uso mi coche - gasolina.
Y aĄado que todo depende, creo que consumen 400 millones de julios por día.
Que 400 millones de julios por día es el equivalente de tener 100 esclavos que trabajaban para mí como perros
12 horas al día. Piensen en eso.
şQué lujo, lo que es un momento increíble que vivimos
Un centenar de esclavos están trabajando para todos y cada uno de aquí, en mi público 12 horas al día,
trabajando como perros para que vivas cómodamente. Para obtener un kilovatio-hora de electricidad, que
es de cuatro millones de julios, yo pago sólo un pésimo diez centavos.
Mi proyecto de ley de energía para todo los 100 esclavos es no más de $ 150 al mes.
şQué ganga para tener 100 esclavos que trabajaban para que por $ 150 al mes.
Pero ahora viene la pregunta 64 millones dólares: ĘCómo vamos a continuar con este? Debido a que
se están quedando sin combustibles fósiles y nucleares de energía tiene sus problemas.
Bueno, la única manera de que podamos sobrevivir - la calidad de vida que está en juego -
es la fusión nuclear. No de fisión, en la que el uranio y el plutonio
rompe en pedazos, pero la fusión. Si se pudiera fusionar deuterio con deuterio,
a obtener energía. Ahora, tenemos uno de cada 6.000 de hidrógeno
átomos en la Tierra es de deuterio, y tenemos una mil millones de kilómetros cúbicos de agua.
Ahora, no está claro si alguna vez tendrá éxito en la fabricación de un reactor de fusión de trabajo.
Eso está todavía completamente claro. La gente trabaja duro en ello.
Pero si tenemos éxito, entonces simplemente los océanos proporcionaría el mundo, si lo consumen
en ese mismo ritmo que se consume hoy en día - cuatro veces diez a los 20 julios por aĄo -
tendríamos suficiente energía para 25 mil millones aĄos.
Todas las preocupaciones se han acabado, porque la Tierra no va a sobrevivir más de lo que
cinco mil millones aĄos. Cinco mil millones de aĄos a partir de ahora, el Sol
ser cien veces mayor de lo que es ahora, y se acaba de tragar el mundo, y
que será el fin del MIT, de todo. [Estudiantes risa]
LEWIN: Así que todos tenemos que pensar es en términos de la energía por cerca de cinco millones de aĄos.
Quiero salir con lo que yo llamo un cerebro teaser.
He aquí una bola muy especial. Y yo voy a botar esta bola, y quiero
a mirarlo y decirme lo que piensas es la fuente de esa energía.
Es importante que tengamos poca luz, porque si hay demasiada luz, entonces
no lo verá así. Por lo tanto, se trata de un balón.
Mira, yo tengo otra aquí. Y yo que rebote aquí, y luego aviso
lo que ves. Sólo seguir buscando.
Que se detenga. El otro. Y el otro.
Ahora, quiero que pienses que has visto ahora lo que sucede.
Lo rebote, que empieza a parpadear. Es evidente que hay disponibles mgh cuando rebote
que. ĘDe dónde proviene la energía del parpadeo
la luz? Piense con cuidado antes de dar una respuesta.
Tomó mis estudiantes de posgrado y yo, vergonzosamente, al menos diez minutos antes de que tuviéramos la respuesta.
Piense en el hecho de que sigan parpadear y luego se detiene.
Hablar de eso entre ustedes. Piense en esto cuando se tiene la cena, desayuno,
cuando usted toma su ducha. Y discutir sobre pivote.
Nos vemos el próximo viernes.