דוגמא לעבודה מכנית

ה עבודה מכנית הוגדר כ- פעולה של כוח בעל ערך קבוע לאורך מרחק. זה מאויר בדרך כלל על ידי מראה אדם שמניע גוף מנקודה אחת לאחרת על האופק.

ה עבודה היא הגודל הפיזי כתוצאה מכפלת הכוח המופעל על פני כל המרחק, תוך לקיחת ניוטון-מטר או ג'ול כיחידות, למערכת המדידות הבינלאומית SI. ג'ול אחד הוא העבודה שנעשתה עם כוח של 1 ניוטון לאורך מטר אחד.

עבודה היא כמות סקלרית המיוצגת בדרך כלל על ידי האות W, רומזת למילה האנגלית "Work".

חישובו מתבטא באופן הבא:

אם נצפה בכוח המופעל כתוצאה ממערכת כוחות, ניתן לגלות את הכוחות הקטנים יותר המעורבים. לדוגמא, כאשר מרימים מטען עם גלגלת, משקל העומס ומתח הכבל של הגלגלת משמשים ככוחות. התוצאה בין השניים תקבע אם העומס נשאר סטטי או מתחיל לעלות. מה שאתה עושה בסוף הוא להכפיל את מרחק הקיזוז.

אם העבודה המכנית מתבצעת לטובת תנועה שכבר הוקמה בגוף, היא נלקחת כחיובית ומתווספת לעבודה שכבר משפיעה עליה., מייצר עבודה כוללת גדולה יותר.

אם העבודה המכנית נעשית כנגד תנועת הגוף, היא נלקחת כשלילית ומתנגדת לעבודה שכבר משפיעה על הגוף., יצירת עבודה כתוצאה מינורית הפולשת לגוף.

עבודה מכנית המיושמת בזווית נטייה

 ישנם מקרים בהם הכוח לעקירת האובייקט אינו מופעל בצורה אופקית, מסונכרן עם התנועה, אלא בזווית ביחס למישור.

משמעות הדבר היא שהכוח המופעל פועל עם רכיב אנכי ועם רכיב אופקי.

בתזוזה האופקית של הגוף, הרכיב האנכי אינו נחשב מכיוון שהאובייקט אינו עולה באוויר, אלא רק נע אופקי, אז אנחנו רק ממשיכים לחשב את הכוח שמייצר באמת את התנועה.

כדי לחשב את הכוח שמעניין אותנו, אנו מכפילים את הכוח המופעל על ידי קוסינוס בזווית. באופן זה הכוח מתורגם לכיוון התנועה הנכון.

לכן, אם מיישמים שוויון זה בחישוב העבודה המכנית, הנוסחה החדשה תהיה:

עבודה מכנית בתרמודינמיקה

כדי להבין טוב יותר את ההקשר התרמודינמי של עבודה מכנית, יש צורך להגדיר את המערכת הסגורה. מערכת סגורה היא מיכל בעל נפח מוגדר ובו אין חילופי חומר כלפי חוץ. יש רק חילופי אנרגיה ועבודה דרך הגבול או הקצה של המערכת.

בתרמודינמיקה משתמשים בעבודה מכנית במערכות סגורות, כתמיכה או כתוצאה מהתופעה המתרחשת בתוכם.

מערכת גליל-בוכנה תשמש כדוגמה. אם גז סגור במערכת צילינדר-בוכנה, והטמפרטורה או הלחץ מגוונים, חלקיקי הגז הם יגיבו לשינוי זה בתוך המכולה, יתקבצו או יתפזרו במידה רבה יותר וייצרו וריאציה בנפח הבין.

תופעה זו של התרחבות או דחיסה באה לידי ביטוי בצורה ברורה עוד יותר כאשר מתרחשת תגובה כימית. שהסטויוכיומטריה שלהם מרמזת על שינוי בנפח, ממגיבים למוצרים, כמו בעירה.

מנוע הבעירה הפנימית הוא הדוגמה המובהקת ביותר ליישום עבודה מכנית המתקבלת על ידי תגובה כימית במערכת תרמודינמית סגורה.

הפרמטרים איתם מחושבת העבודה במערכת תרמודינמית סגורה ניתנים על ידי הביטוי הבא:

המשוואה לעיל מחשבת את העבודה, ומכפילה את לחץ המערכת בשינוי עוצמת הקול. לשינויים אינסופיים, יש לנו ביטוי דיפרנציאלי:

והביטוי בין הכרך הראשוני לסוף V1 ו- V2 משולב.

ישנם שני מקרים בהם ניתן לשלב את המשוואה:

מקרה ראשון: הלחץ קבוע במערכת, ולכן רק הערך המספרי שלו ממוקם משמאל לסמל האינטגרציה, ורק הדיפרנציאל dV משולב.

מקרה שני: לחץ הוא פונקציה של עוצמת הקול P = Φ (V), המוחדרת בין סמל האינטגרציה ל- דיפרנציאלי, והמשיך לשילובו, מונח אחר מונח, בין הגבולות V1 ו- V2, עד להגעה לערך מספרי של W.

העברת משטח עם מלגזה כרוכה בעבודה מכנית אנכית להרמתו, ובאופק כדי להביא אותו למקומו.

במנוע בעירה פנימית, תגובת הבנזין עם הניצוץ מהתקע והאוויר מייצרת a הרחבה בבוכנה המספקת עבודה מכנית, שתועבר לאחר מכן אל גל הארכובה ו צמיגים.

בנמלים מסחריים, בהם קיימות מספר רב של קופסאות מתכת גדולות, מנופים משמשים להזזתם. ראשית, גלגלת העגורן מחוברת לקופסה; הוא עולה באוויר במהירות מתונה, ובסוף הוא נע אופקית להפקיד אותו במקומו על הספינה שאליה היא אמורה להיות מועברת.

במפעלים תרמואלקטריים, הקיטור שנוצר על ידי הדוד מניע את הטורבינות, המעבירות את העבודה המכנית לגנרטורים לייצור האנרגיה החשמלית.

הזרועות המכטרוניות שפועלות במרכבי הרכב, מפעילות עבודה מכנית על החלקים, כדי להעבירם ולהכניסם לאתר העיצוב שלהם.

עבודה מכנית מופשטת מעט יותר היא זו שמייצרת את הרוח כנגד מפרשי הספינה כדי להזיז אותה מעל המים. לכן המפרשים מסודרים אסטרטגית כדי להפיק את המיטב מהעבודה שהאוויר הנע יכול להביא.

בענף הבנייה, הטרסקבות אחראיות על הפעלת עבודות מכניות על חומר הגלם, אם זה חול, מלט, סיד. ראשית, ככל האפשר נאסף בדלי, ואז מועבר ומופקד לבסוף במקום בו ישמש. הם בין שלושה לארבעה תהליכי עבודה מכניים.