القوة البشرية

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 10 صور
الموسوعة الحرة
أفراد من البحرية الأمريكية يستخدمون آلات يدوية لرفع مقلاع طائرة على متن حاملة الطائرات يو إس إس  رونالد ريجان  (CVN-76)

القوة البشرية هي معدل العمل أو الطاقة التي ينتجها جسم الإنسان . ويمكن أن تشير أيضًا إلى قوة (معدل العمل لكل مرة) الإنسان. تأتي القوة في المقام الأول من العضلات ، ولكن حرارة الجسم تستخدم أيضًا للقيام بأعمال مثل تدفئة الملاجئ أو الطعام أو البشر الآخرين.

إن السجلات العالمية لأداء الطاقة البشرية تثير اهتمام مخططي العمل ومهندسي عمليات العمل . إن متوسط ​​مستوى الطاقة البشرية التي يمكن الحفاظ عليها على مدى فترة زمنية معينة يثير اهتمام المهندسين الذين يصممون عمليات العمل في الصناعة.

تشمل وسائل النقل التي تعتمد على القوة البشرية الدراجات والتجديف والتزلج والعديد من أشكال التنقل الأخرى .

تُستخدم المعدات التي تعمل بالطاقة البشرية أحيانًا لتوليد الطاقة الكهربائية وتخزينها في بعض الأحيان لاستخدامها حيث لا يتوفر أي مصدر آخر للطاقة. وتشمل هذه الأجهزة راديو البقاء على قيد الحياة من نوع Gibson girl ، والراديو الذي يعمل باللف أو (الساعة) والراديو الذي يعمل بالدواسة.

الطاقة المتاحة

ينتج التمثيل الغذائي البشري الطبيعي الحرارة بمعدل أيضي أساسي يبلغ حوالي 80 وات . [1]

خلال سباق الدراجات ، يمكن لراكب دراجة النخبة إنتاج حوالي 440 واط من الطاقة الميكانيكية على مدار ساعة وراكبي الدراجات في المضمار في دفعات قصيرة تزيد عن 2500 واط؛ تتمتع دراجات السباق الحديثة بكفاءة ميكانيكية تزيد عن 95٪ . من المرجح أن يصل متوسط ​​الشخص البالغ الذي يتمتع بلياقة بدنية جيدة إلى ما بين 50 و 150 واط لمدة ساعة من التمارين القوية. [ بحاجة لتوضيح ] على مدار نوبة عمل مدتها 8 ساعات، قد يحافظ العامل اليدوي المتوسط ​​​​الصحي والمغذي جيدًا والمحفز على إنتاج حوالي 75 واط من الطاقة . [2] ومع ذلك، فإن العائد المحتمل للطاقة الكهربائية البشرية ينخفض ​​بسبب عدم كفاءة أي جهاز مولد، حيث تتكبد جميع المولدات الحقيقية خسائر أثناء عملية تحويل الطاقة . [3] [4]

من الممكن استخدام معدات التمرين لتوليد الطاقة، وذلك من خلال ربط الأجزاء المتحركة بمكونات المولدات الكهربائية ؛ [5] تستخدم بعض معدات الصالة الرياضية المنزلية مولدات التيار المستمر لتشغيل القراءات والشاشات والتحكم في مقدار المقاومة التي توفرها الآلة. [5] كمية الطاقة المولدة صغيرة جدًا مقارنة بمصادر الطاقة الصناعية لدرجة أن تكلفة معدات التحويل تجعلها غير عملية ماليًا. [5] على سبيل المثال، فإن تزويد منزل متوسط ​​في الولايات المتحدة بالكهرباء المولدة فقط من معدات التمرين ليوم واحد يتطلب أكثر من مائة شخص لركوب الدراجات الثابتة طوال اليوم. [5] [6]

ينقل

تعتبر الدراجات الهوائية مثالاً على وسائل النقل التي تعتمد على القوة البشرية.

تستخدم العديد من أشكال النقل القوة البشرية. وهي تشمل الدراجة ، والكرسي المتحرك ، والمشي ، واللوح المتزلج ، والعربة اليدوية ، والتجديف ، والزلاجات ، وعربة الريكشا . قد تستخدم بعض الأشكال أكثر من شخص واحد. تم دفع السفينة الشراعية التاريخية بواسطة الأحرار أو المواطنين في العصور القديمة، والعبيد الذين أسرهم القراصنة في العصور الحديثة. كانت طائرة ماكريدي جوسامر كوندور أول طائرة تعمل بالطاقة البشرية قادرة على الطيران المتحكم فيه والمستدام، حيث قامت بأول رحلة لها في عام 1977. في عام 2007، أصبح جيسون لويس من البعثة 360 أول شخص يبحر حول العالم عند خطوط العرض غير القطبية باستخدام القوة البشرية فقط - المشي وركوب الدراجات والتزلج على الجليد عبر الكتل الأرضية؛ والسباحة والتجديف بالكاياك والتجديف واستخدام قارب يعمل بالدواسة بطول 26 قدمًا لعبور المحيطات. [7] [8]

الأجهزة والآلات العامة

عجلة عقابية استخدمت في سجن كولدباث فيلدز في لندن ، إنجلترا عام 1864
مصباح يدوي يعمل بالطاقة الميكانيكية . يستخدم هذا المصباح مولدًا خطيًا ويتم شحنه عن طريق الاهتزاز على طول محوره الطويل.

عجلات المشي ، والتي تسمى أيضًا أجهزة المشي، هي محركات أو آلات تعمل بالطاقة البشرية. قد تشبه هذه العجلات عجلة المياه في مظهرها، ويمكن تشغيلها إما عن طريق مجاديف دوس بشرية مثبتة في محيطها (جهاز المشي)، أو عن طريق وقوف إنسان بداخلها (عجلة المشي).

تستخدم بعض الأجهزة الطاقة البشرية. فقد تستخدم الطاقة الميكانيكية من العضلات بشكل مباشر، أو قد يقوم مولد بتحويل الطاقة التي يولدها الجسم إلى طاقة كهربائية.

تتكون المعدات التي تعمل بالطاقة البشرية في المقام الأول من الأجهزة الكهربائية التي يمكن تشغيلها بالكهرباء المولدة بواسطة قوة العضلات البشرية كبديل للمصادر التقليدية للكهرباء مثل البطاريات الأولية التي يمكن التخلص منها والشبكة الكهربائية . تحتوي هذه الأجهزة على مولدات كهربائية أو نظام تحريض لإعادة شحن بطارياتها . تتوفر الآن مولدات منفصلة تعمل بالكرنك لإعادة شحن الأجهزة الإلكترونية المحمولة التي تعمل بالبطارية مثل الهواتف المحمولة . تحتوي أجهزة أخرى، مثل المصابيح اليدوية التي تعمل بالطاقة الميكانيكية ، على مولد مدمج داخل الجهاز. يمكن للساعات اليدوية استخدام قوة العضلات للحفاظ على نوابضها الرئيسية ملفوفة.

يعد المكثف الفائق بديلاً للبطاريات القابلة لإعادة الشحن لتخزين الكهرباء ، وهو يستخدم الآن في بعض الأجهزة مثل المصباح اليدوي الذي يعمل بالطاقة الميكانيكية الموضح هنا. تشمل الأجهزة التي تخزن الطاقة ميكانيكيًا، وليس كهربائيًا، أجهزة راديو آلية ذات زنبرك رئيسي، يتم لفه بواسطة مرفق ويدير مولدًا لتشغيل الراديو.

إن أحد الأمثلة المبكرة على الاستخدام المنتظم للمعدات الكهربائية التي تعمل بالطاقة البشرية هو أنظمة الهاتف المبكرة ؛ حيث كان التيار اللازم لتشغيل الجرس عن بعد يتم توفيره من خلال قيام المشترك بتدوير مقبض الهاتف، والذي يقوم بتشغيل مولد مغناطيسي صغير . تعتبر الأجهزة التي تعمل بالطاقة البشرية مفيدة كمعدات طوارئ، عندما تتسبب الكوارث الطبيعية أو الحروب أو الاضطرابات المدنية في عدم توفر إمدادات الطاقة المنتظمة. كما يُنظر إليها على أنها اقتصادية للاستخدام في البلدان الفقيرة، حيث قد تكون البطاريات باهظة الثمن والكهرباء الرئيسية غير موثوقة أو غير متوفرة. كما أنها بديل مفضل بيئيًا لاستخدام البطاريات التي تُستعمل لمرة واحدة، والتي تعد مصدرًا هدرًا للطاقة وقد تؤدي إلى إدخال المعادن الثقيلة إلى البيئة. يعد الاتصال تطبيقًا شائعًا لكمية صغيرة نسبيًا من الطاقة الكهربائية التي يمكن توليدها من خلال تشغيل الإنسان لمولد.

راديو يعمل بالطاقة البشرية

راديو البقاء

جهاز إرسال لاسلكي BC-778 "Gibson Girl"

استخدمت أجهزة راديو البقاء على قيد الحياة الخاصة بفتاة جيبسون في حقبة الحرب العالمية الثانية مولدًا يعمل بمقبض يدوي لتوفير الطاقة؛ وقد تجنب هذا الأداء غير الموثوق به لبطاريات الخلايا الجافة التي قد يتم تخزينها لشهور قبل الحاجة إليها، على الرغم من وجود عيب يتمثل في ضرورة أن يكون الناجي لائقًا بدرجة كافية لتحريك المقبض. تم اختراع أجهزة راديو البقاء على قيد الحياة ونشرها من قبل كلا الجانبين أثناء الحرب. [9] تم تسمية أجهزة إرسال راديو البقاء على قيد الحياة SCR-578 (وأجهزة إرسال راديو البقاء المشابهة AN/CRT-3 بعد الحرب) التي تحملها الطائرات في العمليات فوق الماء باسم " فتاة جيبسون " بسبب شكلها "الساعة الرملية"، مما سمح بإبقائها ثابتة بين الأرجل أثناء تدوير مقبض المولد.

راديو عسكري

جنود أمريكيون يستخدمون مولدًا يدويًا من طراز GN-45 لتشغيل جهاز الراديو الخاص بهم أثناء الحرب العالمية الثانية

خلال الحرب العالمية الثانية ، استخدمت القوات الأمريكية أحيانًا مولدات تعمل بالكرنك اليدوي، GN-35 وGN-45، لتشغيل أجهزة إرسال/استقبال الراديو التابعة لهيئة الإشارة . [10] كان التشغيل بالكرنك اليدوي شاقًا، لكنه كان يولد تيارًا كافيًا لأجهزة الراديو الأصغر، مثل SCR-131 وSCR-161 وSCR-171 و SCR-284 و SCR-694 . [11]

راديو يعمل باللف

راديو Baygen الأصلي ذو الساعة مع كرنك في وضع اللف

الراديو الذي يعمل باللف أو الراديو الذي يعمل بالساعة هو راديو يعمل بقوة العضلات البشرية وليس البطاريات أو الشبكة الكهربائية. في الترتيب الأكثر شيوعًا، يتم تشغيل مولد كهربائي داخلي بواسطة زنبرك رئيسي، يتم لفه بواسطة كرنك يدوي على العلبة. يؤدي تدوير الكرنك إلى لف الزنبرك وسيسمح اللف الكامل لعدة ساعات من التشغيل. بدلاً من ذلك، يمكن للمولد شحن بطارية داخلية.

لا تعد أجهزة الراديو التي تعمل بمولدات يدوية الصنع جديدة، ولكن كان يُنظر إلى سوقها سابقًا على أنها تقتصر على المنظمات الطارئة أو العسكرية. تم تصميم جهاز الراديو الحديث الذي يعمل بالساعة وحصل على براءة اختراعه في عام 1991 من قبل المخترع البريطاني تريفور بايليس استجابة لأزمة فيروس نقص المناعة البشرية / الإيدز . لقد تصوره على أنه جهاز راديو يستخدمه الفقراء في البلدان النامية، وخاصة في إفريقيا ، دون الوصول إلى البطاريات. في عام 1994، حصل المحاسب البريطاني كريس ستينز وشريكه الجنوب أفريقي روري ستير على الترخيص العالمي للاختراع وأسسا معًا شركة Baygen Power Industries (الآن Freeplay Energy Ltd)، والتي أنتجت أول نموذج تجاري. كان مفتاح تصميمه، الذي لم يعد قيد الاستخدام، هو استخدام زنبرك ثابت السرعة لتخزين الطاقة الكامنة . بعد أن فقد بايليس السيطرة على اختراعه عندما أصبحت Baygen Freeplay، تحولت وحدات Freeplay Energy إلى بطاريات يمكن التخلص منها يتم شحنها بواسطة مولدات يدوية أرخص.

مثل غيرها من المعدات ذاتية التشغيل، كانت أجهزة الراديو ذاتية التشغيل مخصصة للتخييم وحالات الطوارئ والمناطق التي لا توجد بها شبكة كهربائية ويصعب الحصول على بطاريات بديلة، مثل البلدان النامية أو المستوطنات النائية. وهي مفيدة أيضًا حيث لا يتم استخدام جهاز الراديو بشكل منتظم وتتدهور البطاريات، مثل منزل أو كوخ لقضاء العطلات.

غالبًا ما تشتمل أجهزة الراديو التي يتم تشغيلها باللف والمصممة للاستخدام في حالات الطوارئ على مصابيح يدوية وأضواء طوارئ وامضة وصافرات إنذار للطوارئ. وقد تشتمل أيضًا على مصادر طاقة بديلة متعددة، مثل البطاريات التي يمكن التخلص منها أو القابلة لإعادة الشحن ومنافذ ولاعة السجائر والخلايا الشمسية .

جهاز إرسال يعمل بالدواسة

راديو الدواسة المستخدم في منارة جزيرة ساوث سوليتاري ، للتواصل مع محطة نورا هيد للإنارة ، عام 1946

كان راديو الدواسة (أو لاسلكي الدواسة ) جهاز إرسال واستقبال لاسلكي يعمل بمولد يعمل بدواسة. تم تطويره بواسطة المهندس والمخترع من جنوب أستراليا ألفريد ترايجر في عام 1929 كوسيلة لتوفير الاتصالات اللاسلكية للمزارع النائية ومحطات الماشية في المناطق النائية الأسترالية . [12] لم تكن هناك طاقة رئيسية أو مولد متاحة في ذلك الوقت وكانت البطاريات لتوفير الطاقة المطلوبة باهظة الثمن. لقد كان اختراعًا مهمًا للغاية، [13] حيث كانت هذه التكنولوجيا هي التي مكنت خدمة الطبيب الطائر الملكي ، وفي وقت لاحق مدرسة الطيران ، من ربط الأشخاص الذين يعيشون عن بُعد بخدمات الطوارئ والتعليم. [14]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ كروس، ر. وسبنسر، ر. 2008. الحدائق المستدامة . دار نشر CSIRO، كولينجوود، ملبورن. ISBN  978-0-643-09422-2 .
  2. ^ يوجين أ. أفالون وآخرون، (محرر)، دليل ماركس القياسي للمهندسين الميكانيكيين الطبعة الحادية عشرة ، ماكجرو هيل، نيويورك 2007 ISBN 0-07-142867-4 الصفحة 9-4 
  3. ^ كتاب مرجعي للمهندس الميكانيكي (الطبعة 11). Butterworth & Co. 1985. ص 2-68. ISBN 040800083X. حركة جسم بالنسبة لجسم آخر يكون على تماس معه مصحوبة بقوة احتكاك.
  4. ^ الهندسة الكهربائية: مقدمة . دار نشر كلية سوندرز. 1984. ص. 610. رقم ISBN 0-03-061758-8.
  5. ^ abcd جيبسون، توم (2011). "تحويل العرق إلى واط". IEEE Spectrum . 48 (7): 50–55. doi :10.1109/MSPEC.2011.5910449. S2CID  41300023. قد تضطر صالة الألعاب الرياضية إلى الانتظار لعقود من الزمن لاسترداد الأموال التي أنفقتها على تحويل آلات التمرين الخاصة بها لتوليد الكهرباء
  6. ^ الدراجة التي تعمل بالطاقة البشرية لها كفاءة 70٪، https://workingwellresources.blog/2010/02/19/green-workouts-with-human-dynamo-4-2/
  7. ^ موسوعة غينيس للأرقام القياسية (6 أكتوبر 2007). "الدوران حول العالم باستخدام القوة البشرية" (PDF) .
  8. ^ AdventureStats by Explorersweb. "Global HPC - Human Powered Circumnavigations". Explorersweb. مؤرشف من الأصل في 2018-10-01 . تم الاسترجاع في 2013-07-12 .{{cite web}}:CS1 maint: عنوان URL غير مناسب ( الرابط )
  9. ^ http://wftw.nl/gibsongirl/gibsongirl.html تم استرجاع Gibson Girl في 26 أبريل 2012
  10. ^ جيش الولايات المتحدة في الحرب العالمية الثانية، سجل مصور، الحرب ضد ألمانيا: أوروبا والمناطق المجاورة (ورقي). مكتب الطباعة الحكومي. 1994. ص 85-. ISBN 978-0-16-087334-8.
  11. ^ جورج راينور تومسون؛ ديكسي ر. هاريس (1966). فيلق الإشارة: النتيجة (منتصف عام 1943 حتى عام 1945). مكتب رئيس التاريخ العسكري، جيش الولايات المتحدة (للبيع بواسطة المشرف على الوثائق، مكتب الطباعة التابع للحكومة الأمريكية). ص 665-.
  12. ^ بيجبي، ريتشارد (يوليو 1999). "راديو الدواسة في المناطق النائية العظيمة". مجلة راديو العتيقة . 16 (7).
  13. ^ "مولد الدواسة المستخدم بواسطة خدمة الطبيب الطائر". Trove . المكتبة الوطنية الأسترالية . تم الاسترجاع في 3 يناير 2019. تمثل دواسة Traeger معلمًا مهمًا في تاريخ الاتصالات في أستراليا.
  14. ^ Behr, John. "Traeger, Alfred Hermann (1895–1980)". السيرة الذاتية - Alfred Hermann Traeger - القاموس الأسترالي للسير الذاتية . المركز الوطني للسير الذاتية، الجامعة الوطنية الأسترالية . تم الاسترجاع في 24 أغسطس 2019 . {{cite book}}: |website=تم تجاهله ( مساعدة )
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=القوة_البشرية&oldid=1246365673"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate