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Des domestiques
A nos chevaux !
le train train...
Aplusbégalix

Des domestiques

En résumé

Avec son lave linge ou sa voiture, et le reste, tout se passe comme si un français moyen
avait en permanence 80 domestiques à son service...

C'est pour cela que ce français moyen peut :
prendre une douche et changer de culotte tous les jours, manger de la viande à chaque repas,
aller voir ses parents à 500 Km le WE, et prendre ses vacances au Maroc,
se chauffer à 23 ° en plein hiver en restant torse nu,
et aller au cinéma sans se soucier s'il aura à manger le lendemain !

Cela, il y a 2 siècles, il fallait être un roi pour pouvoir le faire.
Et un roi avait effectivement des dizaines de chevaux et de domestiques...

Voilà ce que permet le pétrole ... pour quelque temps encore :
donner de l'énergie à notre machine à laver, à notre chauffe eau, à notre chaudière,
à notre voiture, aux agriculteurs qui élèvent nos bovins,
à nos fabricants de textiles, de bolides et d'ordinateurs...

TOUT CELA QUASIMENT GRATIS....
Si nous devions payer le coût de fabrication du pétrole par Mère Nature,
il faudrait que le KWh soit à 20 €, au lieu de 10 c€ aujourd'hui !
Et le litre d'essence ou de fuel serait plus de 200 fois plus cher !


DEMONSTRATION...

les équivalents-hommes...

Sur la base des données issues de
http://www.manicore.com/documentation/esclaves.html
En appliquant les petites formules de la section Aplusbégalix ci-dessous....
... commencons notre démonstration ...

Qu'est-ce que cela donne quand on compare
une machine qui utilise de l'énergie électrique ou fossile
avec un bonhomme qui utilise ses biceps ?
Homme

consommation au repos

2000 Calories/jour 1 Calorie alimentaire = 1000 calories
2000 Kcal/jour 1 calorie = 4.18 joules
8360000 Joules/jour 1 J = 1 Ws ; 1 Wh (watt Heure) = 3600 joules
2.32 Kwh/jour 1 Jour= 24 heures
0.10 Kwh/h soit, en Watt
97 Watt est l'équivalent de puissance consommée


1 homme consomme autant qu'une ampoule de 100 W
consommation en travail

400 Watt consommé pendant 8 heures par jour (ce n'est plus un sédentaire)
100 Watt consommés pendant (24-8)=16 heures/jour de repos
200 Watt consommés en moyenne sur la journée
5 Kwh/jour consommés en moyenne sur la journée (chaleur dégagée par le corps)
Production avec les bras
pelletés de 3 Kg de terre toute les 5 s,


soit 3/5 Kg/s, remontée de 1 mètre de hauteur
17280 Kg /jour pour une journée de travail de 8 heures
169516.8 Joules/jour est l'énergie produite correspondante (E=m x g x h)
0.05 Kwh/jour 1 Jour= 24 heures
0.0020 Kwh/h soit, en Watt
2 Watt est l'équivalent de puissance produite
1% rendement soit 0.05/5 est donc le rendement des bras humains (porter...)
Production avec les jambes
montée de 30 Kg sur une journée de travail...


...par un homme de 70 Kg, sur un dénivelé de 2000 m
100 Kg /jour pour une journée de travail de 8 heures (70+30 Kg changent de niveau)
1962000 Joules/jour est l'énergie produite correspondante (E=m x g x h)
0.55 Kwh/jour 1 Jour= 24 heures
0.0227 Kwh/h soit, en Watt
23 Watt est l'équivalent de puissance produite
11% rendement soit 0.55/5 est le rendement des jambes humaines (pédaler...)



Machine

Production moteur thermique

50% rendement rendement max d'une machine thermique
10 Kwh sont consommés par litre d'essence
5 Kwh sont produit avec ce rendement moyen
106 employés/L sont utilisés pour produire la même chose que 1 journée avec les bras
9 employés/L sont utilisés pour produire la même chose que 1 journée avec les jambes
1 employés/L sont utilisés pour produire la même chose que 1 journée, en chaleur



différentiel de coût

1.5 €/L est le prix d'un litre de carburant
9 €/heure est le coût d'un employé (SMIC à 9€ au 01/01/11)
16380 € brut/an salaire brut annuel smicard
12875 € net/an salaire net annuel smicard
3186 de ratio bras si le litre est consommé en 1 journée en fournissant des bras B
275 de ratio jambe si le litre est consommé en 1 journée en fournissant des jambes J
31 de ratio chaleur si le litre est consommé en 1 journée en fournissant de la chaleur C


Si nous regardons ce que consomme un Français moyen
C'est à dire 47100 KWh/an
Poste
(B= Bras, J= Jambes, C= Chaleur)		 Consommation annuelle, en Kwh Consommation annuelle, en Équivalent-homme Ratio KWh/
homme/jour
Agriculture (100% B) 700 19.18 0.10
ECS+Cuisson (100% C) 2800 1.53 5.00
Électricité (100% C) 6300 3.45 5.00
Chauffage (100% C) 8100 4.44 5.00
Raffineries et centrales (100% C) 4600 2.52 5.00
Matière première (100% C) 3100 1.70 5.00
Manufacture (50% J, 50% C) 11200 18.41 1.67
Transport (100% J) 10300 28.22 1.00
Total/Français/an 47100 79 1.62




Coût unitaire - KWh vs Salaire (€) 0.10 16380
Coût total (€) 4710 1301425 276
en équivalent SMIC 0.29 79 276




en litre de pétrole 4710

En € 7065 1301425 184




coût unitaire cohérent (€/kwh) 0.10 20 200

Alors ? Convaincu ?

C'est ce qui fait dire par exemple à certains (démonstration à l'appui)
que ce gain en énergie a mis fin à une certaine forme d'esclavage ou de servitude,
de manière beaucoup plus efficace que la déclaration des droits de l'homme.
Troublant n'est-ce pas ?

Pour en avoir le coeur net, continuons la démonstration,
avec les chevaux cette fois !



A nos chevaux...


Un monde de Chevaux
Au début du 19ème siècle, il y a 200 ans, allait débuter la révolution industrielle !
A cette époque pas si lointaine, par rapport au début de la civilisation des hommes,
un génial nantais (et oui, encore un français !)
eut l'idée d'inventer les transports en commun modernes,
avec les omnibus, ancêtres des autobus, tramway, métro et RER contemporains !

A cette époque où l'extension urbaine n'était pas ce qu'elle est devenue aujourd'hui,
des CHEVAUX tiraient des diligences, sur terre, ou sur rails !

Le dynamomètre fut fort utile pour mesurer le travail fourni par lesdits chevaux,
et un article résumant tout cela parut à l'époque.
Je vous invite à le consulter sur le site le site hippotèse, ici
(Et si cela ne répond pas : 1, 2, 3, 4, 5)
* * *

Toujours en appliquant les petites formules de la section Aplusbégalix ci-dessous....
... continuons notre démonstration ...
locomotion voie nb de chevaux de traits vitesse V (m/s) vitesse V (km/h) masse m (Kg) masse m par cheval (Kg) passagers voyage /jours Durée /voyage (min) Durée de travail (min) Durée /voyage t (s) Déplacement /voyage D=V*t (m) Déplacement /jours (m) temps de travail /jours (h)
omnibus route 2 2.50 9.00 3600 1800 28 2.00 48.00 96.00 5760 14400 28800 3.20
tramway rail 2 3.00 10.80 6000 3000 48 2.00 46.00 92.00 5520 16560 33120 3.07

donnée donnée mesuré calcul donnée
donnée donnée mesuré calcul calcul calcul calcul calcul

locomotion travail min /cheval p au démarrage (Kgf.m/s) travail min /cheval p (Kgf.m/s) travail max /cheval p (Kgf.m/s) travail moyen /cheval p (Kgf.m/s) Force de traction F=p/V *9.81(N) Puissance moyenne /cheval en action P (W) Puissance moyenne /cheval en action P (ch) Travail moyen /cheval W (J) W=P*t Travail moyen /cheval W (Kwh) Travail moyen /cheval W (J) W=F*D Force de traction F=W/D (N)
omnibus 200-350 51.00 138.00 95.00 372.78 931.95 1.27 5368032 1.49 5368032 372.78
tramway 280-500 10.00 84.00 82.00 268.14 804.42 1.09 4440398 1.23 4440398 268.14

mesuré mesuré mesuré mesuré calcul calcul calcul calcul calcul calcul 320.46

locomotion Coefficient de traction k=F/9.81/m*100 (%) Puissance moyenne journalière /cheval P (W) Puissance moyenne journalière /cheval P (ch) Coefficient de traction = Pente quand elle existe (%) Coefficient de traction total (%) Force de traction F F=k*9.81*m/100 (N) Ratio pente /plat
omnibus 2.11 124.26 0.17 5.00 7.11 1255.68 3.37
tramway 0.91 102.79 0.14 5.00 5.91 1739.64 6.49

calcul calcul calcul Donnée Donnée 1497.66


Que conclure de tout cela ?

Et bien, chers lecteurs, que chaque cheval de trait
produisait bien 1 cheval vapeur environ (ici 1.27 et 1.09), soit 735 W
pendant la durée d'un match de football (2 matchs pour les plus costauds),
et qu'ils se reposaient le reste du temps, ce qui nous amenait
à une moyenne de 0.15 ch par journée de 24 heures.

Ce travail correspond à une énergie fournie de 1.3 KWh,
pour un cheval au travail 1h30 par jour,
ce qui correspondrait à 7 KWh (1.3/1.5*8),
s'il travaillait autant que l'homme moderne,
contre 0.55 KWh pour une paire de jambes humaines.

Bref, notre cheval a autant d'énergie qu'une quinzaine de bonshommes
Ce ratio correspond à ce que vous trouvez dans la littérature (compris entre 10 et 20)

Continuons avec les 2 exemples ci-dessous
(etune simulation !)


1 cheval vapeur, c'est quoi ?
736 Watt
1 cheval vapeur est la puissance nécessaire pour soulever,
par exemple à l'aide d'une poulie (comme ici) :

25 kg à la vitesse de 10 Km/h (3m/s), soit 25 x 3 x 9.81 = 736 Watt
ou encore
75 kg à la vitesse de 1m/S (3.6 Km/h) = 25 x 3 x 9.81 = 736 Watt

c'est grosso modo la puissance que l'on peut attendre d'un cheval,
durant ses heures de travail (voir le transport au 19ème siecle ci dessus).

* * *

Cette puissance est la même que celle nécessaire à un cheval de 736 Kg
pour monter une pente de 10% (ce qui est très pentu !)
à la vitesse de 1m/s (3.6 km/h) pendant une heure.
Soit une dénivélation de 360 m d'altitude.
On a alors une dépense d'énergie de E = 736 Kg x 10 m/s2 x 360 m  pendant t = 3600 s,
soit une puissance P = E/t = 736 x 10 x 360 / 3600 = 736 W
soit 1 CHEVAL VAPEUR

* * *

Et les humains ?

Si les meilleurs pro montent à 500 Watt durant un temps limité,
un athlète atteint les 250 Watt pendant 5 heures.
Un homme très actif produit une puissance de 200 Watt en 5 heures,
soit 200/24x5 = 40 W environ en 24 heures, soit 1 HOMME VAPEUR.
Un homme en situation normale produit 2 fois moins (notre porteur à pied ci dessus).

* * *

On voit que la puissance d'un cheval au travail (736 W),
c'est la puissance d'une vingtaine d'hommes au travail environ (40 W).

* * *

En passant, la porche de 331 ch de notre section Aplusbegalix
a la puissance de ... 331 chevaux...soit plus de 5000 hommes à pédaler...
C'est qu'il en faut pour traîner 2 tonnes à 0.66 G !
TOUT ÇA POUR ÇA !

* * *

 voir sur les cyclistes : http://fontanilcyclisme.fr/puissance/form_puissance.php


voir aussi l'explication assez bien faite (un peu optimiste côté puissance max) sur :
http://pourlaterre.free.fr/quelle-est-la-puissance-d-un-cheval.html


Et les shaddoks pompaient...
Si on veut actionner une pompe de 5 ch (soit 5 x 735 W)
24h/24 365j/an pour évacuer l'eau d'une mine,
il faut :
soit un moteur de 5 ch,
soit 5 chevaux qui se relaient ou une centaines d'hommes !

* * *

Pour faire tourner cette pompe de 5 ch pendant une journée,
il faut une énergie de  5 x 735 W x 24 h = 123480 Wh, soit 123 Kwh.
1 L de pétrole fournit environ 10 Kwh.
Ici, 12 litres de pétrole pour une journée de pompage
fournissent autant d'énergie qu'une centaine d'hommes se relayant durant une journée.

* * *

Alors, le pétrole qui met fin à la servitude...
.... c'est peut-être vrai ?

Nous remplaçons pour faire simple 100 hommes à 70 € la journée, soit 7000 €,
par 12 litres à moins de 2 €/litres, soit 24 €.
C'est 300 fois moins !
(pas loin de notre facteur 200 ci-dessus...)

* * *

Dans tout cela nous avons passé sous silence
que Mère Nature et son compagnon le Soleil
ont patiemment semé quelques millions d'années
pour produire ces 12 litres de pétrole que nous avons récolté.
CHUTTTTTTTTTTT !

* * *

Ainsi, quand nous avons un véhicule de 100 ch,
nous avons entre les mains un carosse de 100 chevaux...
... ce que seul un roi pouvait se payer il y a quelques siècles !
Et encore, le pouvait-il en permanence... NON.

* * *

Le mot d'OR NOIR n'est pas usurpé comme vous le voyez !


Le train train...

Et tout cela, du pétrole pour les bus,
du pétrole, du gaz ou du charbon pour de l'électricité...
ça a permis quoi ?

PETIT EXEMPLE DES TRANSPORTS EN COMMUN

Les transports en commun...
Type Année nombre de voyageurs période (J) nombres de voyageurs /jours nombre de lignes du réseau nombre de voyageurs /J / lignes du réseau nombre de voyages /J /Lignes (estim) fréquence de passage (min) nombre de voyageurs /voyages nombre de voiture nombre de voyageurs /voyages /voitures
Omnibus 1828 2530624 157 16119 10 1612 80 18.00 20 1 20












Global 2008 3037000000 365 8320548






Métro 2008 1472500000 365 4034247 16 252140 400 3.60 630 5 126
RER 2008 468700000 365 1284110 5 256822 80 18.00 3210 5 642
Tramway 2008 84800000 365 232329 4 58082 100 14.40 581 5 116
Bus 2008 1010800000 365 2769315 1433 1933 34 42.35 57 1 57

Type capacité assise capacité debout Longueur d'une ligne (Km) Vitesse (Km/h) Masse M (T) Puissance continue P (kW)
Omnibus

6 10 4 1







Global





Métro 140 600 13 20 140 2000
RER 200 1300 117 60 200 3000
Tramway 213 1300 10 40 37 500
Bus 50 150 17 20 15 200

Voilà : en 2 siècles, en île de France,
le nombre de voyageurs a été muliplié par 1000
et la puissance également par 1000.

* * *

Vous pouvez en savoir plus sur les rapports qu'entretiennent
es transport en commun et l'environnement en cliquant ici



Aplusbégalix


les formules magiques

Très souvent, nous ne comprenons pas comment on arrive à faire tous les calculs ci-dessus !
Alors, le mieux, c'est de le faire soi-même,
au moins pour vérifier et être sûr que tout cela n'est pas de l'intox !
Alors, voilà quelques bases essentielles pour vous débrouiller !


E = m x g x h
E = Energie potentielle, en Joules
m = masse transportée (celle du bonhomme + celle du colis) en Kg
g = coefficient d'attraction terrestre = 9.81 m/s2, souvent arrondi à 10
h = hauteur, ou dénivelé, en mètres
Cette formule s'utilise pour calculer l'énergie dépensée
lorsque l'on transporte une masse m, sur un dénivelé d'une hauteur h.
Donc quand on transporte un sac à dos, ou quand on soulève un poids.

F = m x a
F = Force appliqée à un mobile, en Newton (Force de traction d'un câble par exemple) 
m = masse sur laquelle s'applique la Force en Kg. a = acceleration du mobile en m/s2.
Cette formule s'utilise pour calculer la tension d'un câble.

P = F x V = m x a x V
P = Puissance nécessaire pour mouvoir un mobile de masse m en kg
a = accélération du mobile, en m/s2. V : vitesse du mobile en m/s
Si la force est la pesanteur (mouvement vertical), a vaut g=9.81 m/s2, souvent arrondi à 10
Cette formule s'utilise pour calculer la puissance d'un homme ou d'un cheval
qui soulève une masse m à l'aide d'une poulie, à une vitesse V (dans ce cas a=g=9.81)
comme dans la très belle simulation que vous pouvez utiliser ici

E = 1/2 x m x V2
E = Enérgie cinétique en Joule, m = masse en Kg, V = vitesse en m/s

D = 1/2 x a x t2 + V0 x t + D0
D = Distance parcourue
a = accélération en m/s2
V0 = vitesse initiale en m/s
E0 = distance (ou hauteur si vertical) initiale, en m
t = instant par rapport au moment de départ (donc durée) , en s

P = W / t
P = Puissance, en Watt
W (ou E) = travail (c'est à dire énergie) en Joules
t = durée en secondes
Cette formule s'utilise pour calculer la puissance d'un phénomène
qui a demandé une énergie W (donc une énergie mécanique, c'est à dire un travail),
pendant un temps t (durée)

W = F x D
 W = travail en Joules J, F = Force en Newton N, D = distance en mètres m
Cette formule s'utilise pour calculer l'énergie dépensée
par un mobile auquel on applique une force F et qui parcours une distance D
En remplaçant F par P/V, on a : W = P/V x D
Une porche de 300 ch qui va à x km/h durant 1 heure
V = D/t
Vitesse en m/s
D = distance, en m
t = durée, en secondes

* * *

exemple

Une porche de masse m=1980 Kg
passe de 0 à 100 km/h (soit 100/3.6 = 27.77 m/s) en 4.3 s

accélération = a = dV/dt = (27.77-0)/4.3 = 6.46 m/s2
distance parcourue = D = 1/2 x a x t2 = 1/2 x 6.46 x 4.3 x 4.3 = 60 m env.
Force pour produire cette accélération = F = m x a = 1980 x 6.46 = 12790 N env.
Travail produit = W = F x D = 12790 x 60 = 767400 J env.

Pour en arriver là, cette porche de 331 ch a fourni en 4.3 s une énergie de
W = P x t = 331 ch x 735 W/ch x 4.3 s, soit 1046125 J,
alors qu'elle a produit un travail de 767400 J (voir ci-dessus)
Son rendement est donc de 767400/1046125 = 0.73 = 73% env.

Energie cinétique de la voiture = Ec = 1/2 x m x V2 = 1980 / 2 x 27.77 x 27.77
= 3053844 J env., soit 3053844 / 3600 = 850 Wh env.
(c'est l'énergie qui sera immédiatement transformée en chaleur si la porche rentre dans un mur !)


Les unités
1 Calorie alimentaire (C majuscule) = 1000 calories (c minuscule)
1 calorie = 4.18 Joule = 1 Watt.seconde
1 Wh = 1 Watt Heure = 3600 Joules
1 Kwh = 1 Kilo Watt Heure = 1000  Wh
1 Litres de pétrole fourni 10 Kwh environ quand il est brulé.
1 tonne de pétrole (ou 1 tonne équivalent pétrole = 1 tep)
correspond environ à 1200 L de pétrole,
soit 12000 KWh (11630 kWh exactement), et 7.6 baril environ.
1 baril de pétrole, c'est 159 L de pétrole, soit 1550 KWh environ
1 ch = 735 W

-

les préfixes
facteur multiplicateur préfixe exemples
1000000000000 ou 1012 téra 525 TWh/an = production électrique française
1000000000 ou 109 giga 3 GW = puissance de la centrale nucléaire de Chooz
1000000 ou 106 méga 5 MW = puissance d'une éolienne offshore
1000 ou 103  kilo 1 kW = puissance d'un radiateur
100 ou 102  hecto 1 à 4 hl = volume d'un tonneau
10 déca 1 dam = côté d'une are (carré de 10 m de côté)
1 - -
0.1 déci 1 dm3 = un litre ; 1.5 dm3 = un magnum
0.01 centi 1 cm = taille d'une carte SIM
0.001 ou ou 10-3  milli 0.1 à 10 mg = masse d'une goutte de pluie
0.000001 ou ou 10-6  micro 25 µm = épaisseur d'un cheveux
0.000000001 ou ou 10-9  nano 10 à 400 nm = taille des virus
0.00000000001 ou ou 10-12  pico 100 pm = taille d'une molécule d'eau : H2O