Παράδειγμα μηχανικής εργασίας

ο μηχανική εργασία έχει οριστεί ως το δράση μιας Δύναμης σταθερής αξίας σε απόσταση. Συνήθως απεικονίζεται δείχνοντας ένα άτομο να μετακινεί ένα σώμα από το ένα σημείο στο άλλο στον οριζόντιο.

ο Η εργασία είναι το φυσικό μέγεθος που προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό της Δύναμης που εφαρμόζεται σε ολόκληρη την Απόσταση, έχοντας ως μονάδες το Newton-meter ή Joules, για το Διεθνές Σύστημα Μετρήσεων SI. One Joule είναι η δουλειά που έγινε με μια Δύναμη 1 Newton κατά μήκος 1 μέτρου.

Η εργασία είναι μια βαθμιαία ποσότητα που αντιπροσωπεύεται γενικά από το γράμμα W, που αναφέρεται στην αγγλική λέξη «Work».

Ο υπολογισμός του εκφράζεται ως εξής:

Εάν η εφαρμοσμένη Δύναμη παρατηρηθεί ως αποτέλεσμα ενός συστήματος Δυνάμεων, είναι δυνατόν να ανακαλυφθούν οι μικρότερες δυνάμεις που εμπλέκονται. Για παράδειγμα, όταν ανυψώνετε ένα φορτίο με τροχαλία, το βάρος φόρτωσης και η ένταση καλωδίου της τροχαλίας λειτουργούν ως δυνάμεις. Το αποτέλεσμα μεταξύ των δύο θα καθορίσει εάν το φορτίο παραμένει στατικό ή αρχίζει να αυξάνεται. Αυτό που κάνετε στο τέλος πολλαπλασιάζεται με την απόσταση μετατόπισης.

Εάν η μηχανική εργασία πραγματοποιείται υπέρ μιας κίνησης που έχει ήδη καθιερωθεί στο σώμα, θεωρείται θετική και προστίθεται στην εργασία που ήδη την επηρεάζει, δημιουργώντας μεγαλύτερη συνολική εργασία.

Εάν η μηχανική εργασία γίνεται ενάντια στην κίνηση του σώματος, θεωρείται αρνητική και αντιτίθεται στην εργασία που ήδη επηρεάζει το σώμα, δημιουργώντας μια μικρή επακόλουθη εργασία που εισβάλλει στο σώμα

Μηχανική εργασία που εφαρμόζεται με γωνία κλίσης

 Υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες η δύναμη εκτόπισης του αντικειμένου δεν εφαρμόζεται οριζόντια, συγχρονισμένη με την κίνηση, αλλά υπό γωνία ως προς το επίπεδο. Αυτό σημαίνει ότι η Δύναμη που ασκείται ενεργεί με κάθετο συστατικό και με οριζόντιο στοιχείο.

Στην οριζόντια μετατόπιση του σώματος, το κατακόρυφο στοιχείο δεν λαμβάνεται υπόψη επειδή το αντικείμενο δεν ανεβαίνει στον αέρα, αλλά κινείται μόνο οριζόντια, οπότε προχωράμε μόνο στον υπολογισμό της Δύναμης που δημιουργεί πραγματικά την κίνηση.

Για να υπολογίσουμε τη Δύναμη που μας ενδιαφέρει, πολλαπλασιάζουμε τη Δύναμη που εφαρμόζεται από το Συνημίτονο της γωνίας. Με αυτό τον τρόπο η Δύναμη μεταφράζεται στη σωστή κατεύθυνση κίνησης

Έτσι, εφαρμόζοντας αυτήν την ισότητα στον υπολογισμό της Μηχανικής Εργασίας, ο νέος τύπος θα ήταν:

Μηχανική εργασία στη θερμοδυναμική

Για να κατανοήσουμε καλύτερα το Θερμοδυναμικό πλαίσιο της Μηχανικής Εργασίας, είναι απαραίτητο να οριστεί το Κλειστό Σύστημα. Ένα κλειστό σύστημα είναι ένα δοχείο με καθορισμένο όγκο και στο οποίο δεν υπάρχει ανταλλαγή ύλης με το εξωτερικό. Υπάρχει μόνο ανταλλαγή ενέργειας και εργασία μέσω των ορίων ή των άκρων του συστήματος.

Στη Θερμοδυναμική, η μηχανική εργασία χρησιμοποιείται σε κλειστά συστήματα, είτε ως υποστήριξη είτε ως συνέπεια του φαινομένου που συμβαίνει μέσα τους.

Ένα σύστημα κυλίνδρου-εμβόλου θα χρησιμοποιηθεί ως παράδειγμα. Εάν ένα αέριο περικλείεται σε σύστημα κυλίνδρου-εμβόλου και η θερμοκρασία ή η πίεση ποικίλλουν, τα σωματίδια αερίου Θα ανταποκριθούν σε αυτήν την αλλαγή μέσα στο δοχείο, ομαδοποίηση ή διασπορά σε μεγαλύτερο βαθμό, δημιουργώντας μια διακύμανση στον όγκο κατανοητό.

Αυτό το φαινόμενο διαστολής ή συμπίεσης εκδηλώνεται ακόμη πιο καθαρά όταν συμβαίνει χημική αντίδραση. του οποίου η στοιχειομετρία συνεπάγεται μεταβολή του όγκου, από αντιδραστήρια σε προϊόντα, όπως καύση.

Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης είναι το καθαρότερο παράδειγμα εφαρμογής μηχανικής εργασίας που λαμβάνεται από χημική αντίδραση σε κλειστό θερμοδυναμικό σύστημα.

Οι παράμετροι με τις οποίες υπολογίζεται η εργασία σε κλειστό θερμοδυναμικό σύστημα δίνονται από την ακόλουθη έκφραση:

Η παραπάνω εξίσωση υπολογίζει την εργασία, πολλαπλασιάζοντας την πίεση συστήματος με την αλλαγή έντασης. Για άπειρες αλλαγές, έχουμε τη διαφορική έκφραση:

Και η έκφραση μεταξύ των αρχικών και τελικών τόμων V1 και V2 είναι ενσωματωμένη.

Υπάρχουν δύο περιπτώσεις στις οποίες η εξίσωση μπορεί να ενσωματωθεί:

Πρώτη περίπτωση: Η πίεση είναι σταθερή στο σύστημα, οπότε μόνο η αριθμητική του τιμή τοποθετείται στα αριστερά του συμβόλου ολοκλήρωσης και μόνο το διαφορικό dV είναι ενσωματωμένο.

Δεύτερη περίπτωση: Η πίεση είναι συνάρτηση του όγκου P = Φ (V), ο οποίος εισάγεται μεταξύ του συμβόλου ολοκλήρωσης και του διαφορικό, και η ολοκλήρωσή του πραγματοποιείται, όρος με όρους, μεταξύ των ορίων V1 και V2, έως ότου φτάσει στην τιμή αριθμητικός του W.

Η μετακίνηση μιας παλέτας με περονοφόρο ανυψωτικό απαιτεί κάθετη μηχανική εργασία για την ανύψωσή της και οριζόντια για να την φέρει στη θέση της.

Σε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης, η αντίδραση της βενζίνης με τον σπινθήρα από το μπουζί και τον αέρα παράγει α επέκταση στο έμβολο που παρέχει μηχανική εργασία, η οποία στη συνέχεια θα κοινοποιηθεί στον στροφαλοφόρο άξονα και το ελαστικά.

Σε εμπορικά λιμάνια, όπου υπάρχουν πολλά μεγάλα μεταλλικά κουτιά, χρησιμοποιούνται γερανοί για τη μετακίνησή τους. Πρώτον, η τροχαλία γερανού είναι αγκιστρωμένη στο κουτί. ανυψώνεται στον αέρα με μέτρια ταχύτητα και στο τέλος κινείται οριζόντια για να το καταθέσει στη θέση του στο πλοίο όπου πρόκειται να μεταφερθεί.

Στις θερμοηλεκτρικές εγκαταστάσεις, ο ατμός που παράγεται από τον λέβητα οδηγεί τους στροβίλους, οι οποίοι επικοινωνούν τη μηχανική εργασία στις γεννήτριες για την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι μηχατρονικοί βραχίονες που λειτουργούν στους συναρμολογητές αυτοκινήτων, εφαρμόζουν μηχανική εργασία στα εξαρτήματα, για να τα μεταφέρουν και να τα φιλοξενήσουν στο χώρο του σχεδιασμού τους.

Μια κάπως πιο αφηρημένη μηχανική εργασία είναι αυτή που δημιουργεί τον άνεμο στα πανιά ενός πλοίου για να το μετακινήσει πάνω από το νερό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα πανιά είναι στρατηγικά τοποθετημένα, για να αξιοποιήσουν στο έπακρο την εργασία που μπορεί να φέρει ο κινούμενος αέρας.

Στον κατασκευαστικό κλάδο, η trascabos είναι υπεύθυνη για την εφαρμογή μηχανικών εργασιών στην πρώτη ύλη, είτε πρόκειται για άμμο, τσιμέντο, ασβέστη. Πρώτα, συλλέγεται όσο το δυνατόν περισσότερο στον κάδο, στη συνέχεια μεταφέρεται και τελικά εναποτίθεται όπου θα χρησιμοποιηθεί. Είναι μεταξύ τριών και τεσσάρων μηχανικών διαδικασιών εργασίας.