Mechanisch werkvoorbeeld

De mechanisch werk is gedefinieerd als de actie van een kracht van constante waarde over een afstand. Het wordt meestal geïllustreerd door een persoon te laten zien die een lichaam van het ene punt naar het andere op de horizontale lijn beweegt.

De Werk is de fysieke omvang die het resultaat is van de vermenigvuldiging van de kracht uitgeoefend over de gehele afstand, met als eenheden de Newtonmeter of Joule, voor het Internationale Systeem van Metingen SI. Eén Joule is het werk dat wordt gedaan met een kracht van 1 Newton over 1 meter.

Werk is een scalaire grootheid die over het algemeen wordt weergegeven door de letter W, verwijzend naar het Engelse woord "Werk".

De berekening wordt als volgt uitgedrukt:

Als de uitgeoefende Kracht wordt waargenomen als de resultante van een systeem van Krachten, is het mogelijk om de kleinere krachten te ontdekken die erbij betrokken zijn. Als u bijvoorbeeld een last met een katrol optilt, werken het lastgewicht en de kabelspanning van de katrol als krachten. Het resultaat tussen de twee zal bepalen of de belasting statisch blijft of begint te stijgen. Wat u aan het einde doet, is vermenigvuldigen met de offset-afstand.

Als het mechanische werk wordt uitgevoerd ten gunste van een beweging die al in het lichaam is gevestigd, wordt dit als positief beschouwd en toegevoegd aan het werk dat het al beïnvloedt, het genereren van een groter totaal werk.

Als het mechanische werk wordt gedaan tegen de beweging van het lichaam, wordt het als negatief beschouwd en is het tegengesteld aan het werk dat het lichaam al beïnvloedt, het genereren van een klein resulterend werk dat het lichaam binnendringt.

Mechanisch werk toegepast met een hellingshoek

 Er zijn gevallen waarin de kracht om het object te verplaatsen niet horizontaal wordt uitgeoefend, synchroon met de beweging, maar onder een hoek ten opzichte van het vlak. Dit betekent dat de uitgeoefende Kracht werkt met een verticale component en met een horizontale component.

Bij de horizontale verplaatsing van het lichaam wordt geen rekening gehouden met de verticale component omdat het object niet in de lucht stijgt, maar alleen horizontaal beweegt, dus we gaan alleen verder met het berekenen van de Kracht die de beweging werkelijk genereert.

Om de kracht te berekenen die ons interesseert, vermenigvuldigen we de toegepaste kracht met de cosinus van de hoek. Op deze manier wordt de Kracht vertaald in de juiste Bewegingsrichting.

Dus, door deze gelijkheid toe te passen op de berekening van mechanische arbeid, zou de nieuwe formule zijn:

Mechanisch werk in de thermodynamica

Om de thermodynamische context van mechanisch werk beter te begrijpen, is het noodzakelijk om het gesloten systeem te definiëren. Een gesloten systeem is een container met een bepaald volume en waarin geen uitwisseling van materie met de buitenwereld plaatsvindt. Er is alleen uitwisseling van energie en werk door de grens of rand van het systeem.

In de thermodynamica wordt mechanisch werk gebruikt in gesloten systemen, hetzij als ondersteuning of als gevolg van het fenomeen dat zich daarbinnen voordoet.

Als voorbeeld wordt een cilinder-zuigersysteem gebruikt. Als een gas is ingesloten in een cilinder-zuigersysteem en de temperatuur of druk wordt gevarieerd, zullen de gasdeeltjes Ze reageren op deze verandering binnen de container, groeperen of verspreiden zich in grotere mate, waardoor een variatie in het volume ontstaat begrepen.

Dit fenomeen van uitzetting of compressie komt nog duidelijker tot uiting wanneer een chemische reactie optreedt. waarvan de stoichiometrie een verandering in volume impliceert, van reactanten naar producten, zoals verbranding.

De verbrandingsmotor is het duidelijkste voorbeeld van de toepassing van mechanische arbeid verkregen door een chemische reactie in een gesloten thermodynamisch systeem.

De parameters waarmee de arbeid in een gesloten thermodynamisch systeem wordt berekend, wordt gegeven door de volgende uitdrukking:

De bovenstaande vergelijking berekent de arbeid, waarbij de systeemdruk wordt vermenigvuldigd met de volumeverandering. Voor oneindig kleine veranderingen hebben we de differentiële uitdrukking:

En de uitdrukking tussen de begin- en eindvolumes V1 en V2 is geïntegreerd.

Er zijn twee gevallen waarin de vergelijking kan worden geïntegreerd:

Eerste geval: De druk is constant in het systeem, dus alleen de numerieke waarde wordt links van het integratiesymbool geplaatst en alleen de differentiële dV wordt geïntegreerd.

Tweede geval: Druk is een functie van het volume P = Φ (V), dat tussen het integratiesymbool en de. wordt ingevoegd differentieel, en ga verder met de integratie, term voor term, tussen de limieten V1 en V2, totdat de waarde is bereikt nummer van W.

Het verplaatsen van een pallet met een vorkheftruck omvat verticaal mechanisch werk om het op te tillen en horizontaal om het op zijn plaats te brengen.

In een verbrandingsmotor genereert de reactie van benzine met de vonk van de bougie en lucht een expansie in de zuiger die mechanisch werk levert, dat vervolgens wordt doorgegeven aan de krukas en de banden.

In commerciële havens, waar veel grote metalen kisten zijn, worden kranen gebruikt om ze te verplaatsen. Eerst wordt de kraankatrol aan de bak gehaakt; het stijgt met een matige snelheid in de lucht, en aan het einde beweegt het horizontaal om het op zijn plaats op het schip te deponeren waarnaar het moet worden vervoerd.

In thermo-elektrische centrales drijft de stoom die door de ketel wordt gegenereerd de turbines aan, die het mechanische werk doorgeven aan de generatoren om de elektrische energie te produceren.

De mechatronische armen die in de assemblagemachines voor auto's werken, brengen mechanisch werk aan op de stukken, transporteren ze en brengen ze onder in hun ontwerplocatie.

Een wat abstracter mechanisch werk is het werk dat de wind tegen de zeilen van een boot genereert om deze boven het water te bewegen. Daarom zijn de zeilen strategisch opgesteld, om optimaal te profiteren van het werk dat de bewegende lucht kan brengen.

In de bouwsector zijn trascabos verantwoordelijk voor het aanbrengen van mechanisch werk op de grondstof, of het nu zand, cement of kalk is. Eerst wordt er zoveel mogelijk in de emmer verzameld, vervolgens wordt het vervoerd en uiteindelijk gestort waar het zal worden gebruikt. Het zijn tussen de drie en vier mechanische werkprocessen.