Egy építkezésen egy 80 kg tömegű ember a 20 kg tömegű vödröt 5 méter magasba kézben viszi fel. Mekkora a munka végzésének a hatásfoka?

Hát, izé. Elég béna ez a feladat. A feladat kitűzője gondolom arra gondolt, hogy ha 5 m magasra felviszel egy 20 kg-os vödröt, ahhoz 5 m * 20 kg * 10 m/s2 = 1000 J energia kell (ez a hasznos energiaváltozás), de mivel a csóka a saját tömegét és a vödröt együtt viszi fel, összesen 100 kg-ot visz 5 m-re. Tehát ehhez 5 m * 100 kg * 10 m/s2 = 5000 J energia kell. Ez (legalábbis szerintem a feladat kitűzője így gondolta) az összes befektetett energia. Ez alapján a hatásfok: 1000 J/5000 J = 0,2.

Valójában az ember hatásfoka eleve csak olyan 30-40% körüli. Tehát 1 J munka kifejtéséhez kb. 3 J energiát használ fel a szervezet (a maradékot hő jelleggel leadja). Tehát, mivel az ember a feladatban 5000 J munkát fejtett ki, ehhez kb. 3x ennyit használt el a szervezete (azaz kb. 15000 J-t). Valójában ennyi a befektetett munka, így a hatásfok is kisebb: 1000 J/15000 J = 0,06666...

A 30-40 %-os emberi hatásfok csak egy becslés, egyrészt nem néztem utána, emlékezetből írtam, másrészt ez függ az edzettségtől, a gyorsaságtól, meg egy csomó tényezőtől, ezért csak becsülni lehet.