Материалы, опубликованные в журналах и не входящие в статьи, можно увидеть на страницах номеров:

10 февраля 2021

КПД человека

Проф. Б. ВЕИНБЕРГ

Коэффициентом полезного действия (КПД) машины называется отношение ее полезной механической работы к работе, затраченной на приведение машины в действие. С этой точки зрения можно говорить и о коэффициенте полезного действия человека, если рассматривать его как машину, совершающую за счет химической энергии пищи различного рода механическую работу, т. е. преодолевающую какие-то силы.

Механическая работа — необходимый элемент труда всякого рабочего на любом производстве. Совершать механическую (или иначе физическую) работу приходилось и первобытному человеку и посейчас еще приходится некоторым современным народностям, уровень культуры которых чрезвычайно низок.

Работа эта значительно больше для обитателей полярных стран, нуждающихся в жилище и одежде, чтобы защититься от холода, чем для, обитателей тропических стран, у которых большей частью кругом обилие растительной пищи. Но даже самому ленивому и инертному дикарю Африки, Австралии, Полинезии приходится совершать работу, преодолевая силу сцепления куска камня, кости или рога, чтобы изготовить из них наконечник стрелы или копья, головку топора или молота, нож, пестик и т. п. Ему приходится преодолевать силу упругости тетивы лука или силу инерции копья, чтобы убить зверя или птицу. Ему надо преодолеть силу тяжести, чтобы поднять убитую добычу; преодолеть силу сцепления шкуры зверя при ее отделении от тела, силу сцепления мяса и костей при разделении этого тела на части. Он должен преодолеть силу трения при добывании огня трением двух кусков сухого дерева друг о друга и т. д. Преодолевает он все это силою своих мускулов, каждый из которых представляет собой небольшую машину, превращающую химическую энергию в механическую работу.

Обитатель полярных стран затрачивает физической работы больше чем обитатель тропических стран. Он нуждается в жилище и одежде, чтобы защищаться от холода.

Человеческому организму приходится затрачивать немало энергии на своего рода внутренний транспорт, на доставку этой химической энергии к месту ее назначения. Это так называемая внутренняя работа человеческого организма. В самом деле, при работе мускула происходит почти такое же сгорание его тканей (т. е. соединение этих тканей с кислородом), какое происходит с топливом в котельной толке паровой машины или в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания. Но в человеческом организме сгорание тканей происходит значительно медленнее, чем сгорание топлива в паровой машине или двигателях. Потому оно идет у человека без большого повышения температуры.

Но даже самому ленивому и инертному дикарю Африки приходится совершать работу для добычи пищи, огня и т. п.

Подобное горение не представляет собой исключительной особенности человеческого организма. Точно такое же «горение без огня» мы наблюдаем во всех случаях более или менее медленного окисления: при образовании ржавчины, гниении, брожении, тлении углей.

Таким образом для работы мускула ему необходимо доставлять и материал для восстановления его тканей и кислород для сжигания их. И то и другое доставляется посредством крови, которую проталкивает через сложную систему кровеносных сосудов и обратно собирает в себе мощный насос —  сердце.

Кислород попадает в кровь из воздуха, который поглощается легкими. Затем этот воздух должен быть удален из легких, так как он теперь беден кислородом и насыщен продуктами сгорания тканей (водяным паром и углекислотой).

Для этого нужна работа человеческого воздушного насоса: мускулов грудной клетки и отчасти грудобрюшной преграды. Работа необходима и на другие внутренние движения в организме, например, на проталкивание пищи по кишечнику.

Даже не совершая внешней работы, человек тратит на внутреннюю работу энергии примерно в 850 тыс. килограммометров в сутки или около 2 тыс. больших калорий. Поэтому паек для людей, не работающих физически (например, для больных), и вычисляют так, чтобы сумма химических энергий всех составляющих его продуктов была около этой величины.

Человек же, занимающийся физическим трудом, тратит энергии больше. Ему приходится и есть больше. Однако исследования показывают, что только сравнительно небольшая доля необходимого избытка пищи идет на увеличение внешней работы человеческого организма.

Вот, например, анкетные данные о питании 1 065 бельгийских рабочих, приведенные в статье акад. Г. Струмилина «К вопросу об организации труда» (№ 1 журнал «Организация труда» за 1921 г). Эти данные могут быть выражены следующей таблицей:

Так как внутренняя работа организма длится круглые сутки, то мощность, затрачиваемая на внутреннюю работу, равна при отсутствии физического труда 10 килограммометрам в секунду. Если считать рабочий день в 8 часов, то в остальные 16 часов внутренняя работа составит 570 тыс. килограммометров. Отсюда получаем, что во время умеренного труда внутренняя работа составляет 610 тыс. килограммометров, т. е. на нее затрачивается мощность в 20 килограммометров в секунду. При тяжелом труде внутренняя работа равна 880 тыс. килограммометров в секунду. При очень тяжелом труде внутренняя работа достигает 1 400 тыс. килограммометров, т. е. на нее затрачивается мощность в 50 килограммометров в секунду.

В то же время мощность, затрачиваемая на внешнюю работу, равна соответственно 2, 3 и 5 килограммометрам в секунду.

Как известно, мощность лошади равна примерно 20—30 килограммометрам в секунду. (Ее не надо путать с условной единицей мощности — лошадиной силой, равной 75 кгм в секунду).

В течение часа-двух человек может при большом напряжении развить мощность, даже превышающую мощность лошади. Но затем он быстро утомляется и работоспособность его резко падает. Это между прочим показывает, какой огромный источник новых мощностей приобрел человек, когда приучил лошадь, осла, вола, слона, верблюда, оленя и других животных и заставил их работать на себя в качестве верховых и вьючных животных, в различных лошадиных приводах и т. п.

Коэффициент полезного действия человека можно вычислить двояко. Можно взять отношение получаемой от человека полезной работы ко всей поглощаемой им в виде нищи химической энергии. Для этого мы должны брать количество килограммометров, пошедших на внешнюю работу, и делить его на количество килограммометров, вошедших и на внешнюю и на внутреннюю работу вместе, или же можно делить величину полезной работы на избыток пищи работающего человека над пищей человека, не совершающего механической работы.

В первом случае для коэффициента полезного действия человека, совершающего умеренную работу, получаем 4,5 проц. , для тяжелой работы 5,9 проц и для очень тяжелой работы — 6,4 проц. .

Другими словами, мы видим, что при увеличении производительности примерно в 2,5 раза, коэффициент полезного действия повысился только в 1,4 раза.

Второй способ определения коэффициента полезного действия человека кажется мне более правильным. В этом случае мы получаем соответственно следующие величины:

при умеренном труде—17 проц. , при тяжелом труде — 13 проц. и при очень тяжелом труде—12 проц. , т. е. коэффициент полезного действия при увеличении производительности понижается. Отсюда со всей ясностью видно, что даже в смысле прямой выгодности не надо перенапрягать такую ценнейшую и важнейшую живую машину, какую представляет собою человеческий организм. К тяжелому физическому труду следует прибегать лишь в тех случаях, когда это вызывается строгой необходимостью.

Из этих же расчетов можно также вывести заключение, что человеку наиболее пристала роль не чернорабочего, а надсмотрщика над совершающими механическую работу машинами, и притом по преимуществу машинами, приводимыми в движение не животными, а природными энергоресурсами.

На психотехнической станции Западной ж. д. исследуют утомление автодрезинщиков

В этом облегчении физической работы и заключается главный смысл механизации различных производств и энергоэффективности всех отраслей промышленности и народного хозяйства. Мы так привыкли к тысячам и даже миллионам киловатт, что не всегда ясно себе представляем, сколько же освобождает человеческого труда каждый новый освоенный киловатт мощности. Он соответствует 100 килограммометрам работы в секунду, получающейся в секунду за счет сжигания каменного угля, торфа, горючих сланцев, нефти, от гидроэлектрической установки или ветросиловой станции. Другими словами, 1 киловатт может заменить собой 150 умеренно работающих людей, 33 тяжело работающих или 20 очень тяжело работающих. Если же принять во внимание, что «киловатт работает» полные сутки, а не 8 часов, то получается еще большие числа: 150, 100 и 60.

Теперь читателю должен быть понятен истинный смысл нашей упорной борьбы за каждый лишний киловатт энергии и за правильное использование физической силы человека на производстве.

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Последняя добавленная публикация:

Школа революционного ученичества | ТМ 1939-12

Документы, фотографии, репродукции с картин, воспоминания о жизни и деятельности товарища Сталина. Составил Н. НЕМЧИНСКИЙ. Консультация Ем. ...

Популярные публикации за последний год

Если Вы читаете это сообщение, то очень велика вероятность того, что Вас интересуют материалы которые были ранее опубликованы в журнале "Техника молодежи", а потом представлены в сообщениях этого блога. И если это так, то возможно у кого-нибудь из Вас, читателей этого блога, найдется возможность помочь автору в восстановлении утраченных фрагментов печатных страниц упомянутого журнала. Ведь у многих есть пыльные дедушкины чердаки и темные бабушкины чуланы. Может у кого-нибудь лежат и пылятся экземпляры журналов "Техника молодежи", в которых уцелели страницы со статьями, отмеченными ярлыками Отсутствует фрагмент. Автор блога будет Вам искренне признателен, если Вы поможете восстановить утраченные фрагменты любым удобным для Вас способом (скан/фото страницы, фрагмент недостающего текста, ссылка на полный источник, и т.д.). Связь с автором блога можно держать через "Форму обратной связи" или через добавление Вашего комментария к выбранной публикации.