Пример за механична работа

The механична работа е дефиниран като действие на сила с постоянна стойност на разстояние. Обикновено се илюстрира, като показва човек, който премества тяло от една точка в друга по хоризонталата.

The Работата е физическата величина което е резултат от умножението на Силата, приложена през цялото разстояние, имаща като единици нютонметър или джаул, за Международната система за измервания SI. One Joule е работата, извършена със сила от 1 нютон по 1 метър.

Работата е скаларно количество, което обикновено се представя с буквата W, намекваща за английската дума „Work“.

Изчисляването му се изразява, както следва:

Ако приложената сила се наблюдава като резултат от система от сили, възможно е да се открият по-малките сили, които участват. Например, при повдигане на товар с ролка, теглото на товара и напрежението на кабела на ролката действат като сили. Резултатът между двете ще определи дали товарът остава статичен или започва да нараства. Това, което правите в края, се умножава по разстоянието на отместване.

Ако механичната работа се извършва в полза на движение, което вече е установено в тялото, то се приема като положително и се добавя към работата, която вече го засяга, генериращи по-голяма обща работа.

Ако механичната работа се извършва срещу движението на тялото, тя се приема като отрицателна и се противопоставя на работата, която вече засяга тялото, генерирайки малка резултатна работа, нахлула в тялото.

Механична работа, приложена с ъгъл на наклон

 Има случаи, в които силата за изместване на обекта не се прилага хоризонтално, синхронизирана с движението, а под ъгъл спрямо равнината. Това означава, че Силата, която се упражнява, действа с вертикален компонент и с хоризонтален компонент.

При хоризонталното преместване на тялото вертикалният компонент не се взема предвид, тъй като обектът не се издига във въздуха, а се движи само хоризонтално, така че продължаваме само да изчисляваме Силата, която наистина генерира движението.

За да изчислим Силата, която ни интересува, умножаваме Силата, приложена от косинуса на ъгъла. По този начин Силата се превежда в правилната посока на движение.

Така че, прилагайки това равенство към изчисляването на механичната работа, новата формула ще бъде:

Механична работа в термодинамиката

За да разберем по-добре термодинамичния контекст на механичната работа, е необходимо да дефинираме затворената система. Затворена система е контейнер с определен обем и в който няма обмен на материя с външната страна. Има само обмен на енергия и работа през границата или ръба на системата.

В термодинамиката механичната работа се използва в затворени системи или като опора, или като следствие от явлението, което се случва вътре в тях.

Като пример ще бъде използвана система цилиндър-бутало. Ако газът е затворен в система цилиндър-бутало и температурата или налягането варират, газовите частици Те ще реагират на тази промяна в контейнера, групирайки се или разпръсквайки в по-голяма степен, генерирайки промяна в обема разбрах.

Това явление на разширение или компресия се проявява още по-ясно, когато настъпи химическа реакция. чиято стехиометрия предполага промяна в обема, от реактиви до продукти като изгаряне.

Двигателят с вътрешно горене е най-ясният пример за прилагане на механична работа, получена чрез химична реакция в затворена термодинамична система.

Параметрите, с които се изчислява работата в затворена термодинамична система, се дават от следния израз:

Горното уравнение изчислява Работата, умножавайки системното налягане по Промяната на силата на звука. За безкрайно малки промени имаме диференциалния израз:

И изразът между началния и крайния том V1 и V2 е интегриран.

Има два случая, в които уравнението може да бъде интегрирано:

Първи случай: Налягането е постоянно в системата, така че само неговата цифрова стойност е поставена вляво от символа за интегриране и е интегриран само диференциалът dV.

Втори случай: Налягането е функция на обема P = Φ (V), който се вмъква между символа за интегриране и диференциал и продължете към неговото интегриране, срок по срок, между границите V1 и V2, докато достигне стойността числово на W.

Преместването на палет с мотокар включва вертикална механична работа за повдигането му и хоризонтално за поставяне на мястото му.

В двигателя с вътрешно горене реакцията на бензин с искрата от свещта и въздуха генерира а разширение в буталото, което осигурява механична работа, която впоследствие ще бъде съобщена на коляновия вал и гуми.

В търговските пристанища, където има множество големи метални кутии, се използват кранове за тяхното преместване. Първо макарата на крана е закачена за кутията; той се издига във въздуха с умерена скорост и накрая се движи хоризонтално, за да го депозира на мястото му на кораба, където трябва да бъде транспортиран.

В термоелектрическите централи парата, генерирана от котела, задвижва турбините, които предават механична работа на генераторите за производство на електрическа енергия.

Мехатронните оръжия, които работят в автомобилните асемблери, прилагат механична работа върху частите, за да ги транспортират и настанят на мястото им на проектиране.

Малко по-абстрактна механична работа е тази, която генерира вятъра срещу платната на кораба, за да го премести над водата. Ето защо платната са стратегически подредени, за да се възползват максимално от работата, която може да донесе движещият се въздух.

В строителната индустрия траскабото отговаря за прилагането на механична работа върху суровината, било то пясък, цимент, вар. Първо, колкото се може повече се събира в кофата, след това се транспортира и накрая се депозира там, където ще се използва. Те са между три и четири механични работни процеси.