Exemple de travail mécanique

le travail mécanique a été défini comme le action d'une Force de valeur constante sur une Distance. Il est généralement illustré en montrant une personne déplaçant un corps d'un point à un autre sur l'horizontale.

le Le travail est la grandeur physique qui résulte de la multiplication de la Force appliquée sur toute la Distance, ayant pour unités le Newton-mètre ou Joules, pour le Système International de Mesures SI. Un Joule est le travail effectué avec une Force de 1 Newton sur 1 mètre.

Le travail est une quantité scalaire qui est généralement représentée par la lettre W, faisant allusion au mot anglais « Work ».

Son calcul s'exprime comme suit :

Si la Force appliquée est observée comme la résultante d'un système de Forces, il est possible de découvrir les forces plus petites qui sont impliquées. Par exemple, lors du levage d'une charge avec une poulie, le poids de la charge et la tension du câble de la poulie agissent comme des forces. Le résultat entre les deux déterminera si la charge reste statique ou commence à augmenter. Ce que vous faites à la fin est de multiplier par la distance de décalage.

Si le travail mécanique est effectué en faveur d'un mouvement déjà établi dans le corps, il est pris comme positif et s'ajoute au travail qui l'affecte déjà, générant un travail total plus important.

Si le travail mécanique est fait contre le mouvement du corps, il est pris comme négatif et s'oppose au travail qui affecte déjà le corps, générant un travail résultant mineur envahissant le corps.

Travail mécanique appliqué avec un angle d'inclinaison

 Il y a des cas où la force pour déplacer l'objet n'est pas appliquée horizontalement, synchronisée avec le mouvement, mais à un angle par rapport au plan. Cela signifie que la Force exercée agit avec une composante verticale et avec une composante horizontale.

Dans le déplacement horizontal du corps, la composante verticale n'est pas prise en compte car l'objet ne s'élève pas dans les airs, mais se déplace uniquement horizontalement, nous procédons donc uniquement au calcul de la Force qui génère réellement le mouvement.

Pour calculer la Force qui nous intéresse, on multiplie la Force appliquée par le Cosinus de l'angle. De cette façon, la Force est traduite dans la direction correcte du mouvement.

Ainsi, en appliquant cette égalité au calcul du travail mécanique, la nouvelle formule serait :

Travail mécanique en thermodynamique

Pour mieux comprendre le contexte Thermodynamique du Travail Mécanique, il est nécessaire de définir le Système Fermé. Un système fermé est un contenant de volume défini et dans lequel il n'y a pas d'échange de matière avec l'extérieur. Il n'y a qu'un échange d'énergie et un travail à travers la frontière ou le bord du système.

En thermodynamique, le travail mécanique est utilisé dans des systèmes fermés, soit comme support, soit comme conséquence du phénomène qui se produit à l'intérieur de ceux-ci.

Un système cylindre-piston sera utilisé comme exemple. Si un gaz est enfermé dans un système cylindre-piston et que la température ou la pression varie, les particules de gaz Ils réagiront à ce changement au sein du conteneur, se regroupant ou se dispersant davantage, générant une variation de volume entendu.

Ce phénomène de dilatation ou de compression se manifeste encore plus clairement lorsqu'une réaction chimique se produit. dont la stoechiométrie implique un changement de volume, des réactifs aux produits, comme la combustion.

Le moteur à combustion interne est l'exemple le plus clair de l'application du travail mécanique obtenu par une réaction chimique dans un système thermodynamique fermé.

Les paramètres avec lesquels le Travail en Système Thermodynamique Fermé est calculé sont donnés par l'expression suivante :

L'équation ci-dessus calcule le travail en multipliant la pression du système par le changement de volume. Pour les changements infinitésimaux, nous avons l'expression différentielle :

Et l'expression entre les volumes initial et final V1 et V2 est intégrée.

Il y a deux cas dans lesquels l'équation peut être intégrée :

Premier cas : La pression est constante dans le système, donc seule sa valeur numérique est placée à gauche du symbole d'intégration, et seul le différentiel dV est intégré.

Deuxième cas : La pression est fonction du volume P = (V), qui est inséré entre le symbole d'intégration et le différentiel, et procéder à son intégration, terme par terme, entre les bornes V1 et V2, jusqu'à atteindre la valeur numérique de W.

Déplacer une palette avec un chariot élévateur implique un travail mécanique vertical pour la soulever, et horizontal pour l'amener à sa place.

Dans un moteur à combustion interne, la réaction de l'essence avec l'étincelle de la bougie et de l'air génère une dilatation dans le piston qui fournit un travail mécanique, qui sera ensuite communiqué au vilebrequin et au pneus.

Dans les ports de commerce, où se trouvent de nombreuses grandes caisses métalliques, des grues sont utilisées pour les déplacer. Tout d'abord, la poulie de la grue est accrochée à la boîte; il s'élève dans les airs à une vitesse modérée, et à la fin il se déplace horizontalement pour le déposer à sa place sur le navire où il doit être transporté.

Dans les centrales thermoélectriques, la vapeur générée par la chaudière entraîne les turbines, qui communiquent un travail mécanique aux générateurs pour produire l'énergie électrique.

Les bras mécatroniques qui opèrent dans les assembleurs automobiles, appliquent un travail mécanique aux pièces, pour les transporter et les accueillir dans leur site de conception.

Un travail mécanique un peu plus abstrait est celui qui génère le vent contre les voiles d'un navire pour le déplacer au-dessus de l'eau. C'est pourquoi les voiles sont disposées stratégiquement, pour tirer le meilleur parti du travail que l'air en mouvement peut apporter.

Dans l'industrie de la construction, les trascabos sont chargés d'appliquer le travail mécanique à la matière première, qu'il s'agisse de sable, de ciment, de chaux. Tout d'abord, autant que possible est collecté dans le seau, puis transporté et enfin déposé là où il sera utilisé. Il s'agit de trois à quatre processus de travail mécanique.