Przykład pracy mechanicznej

Praca mechaniczna został zdefiniowany jako działanie Siły o stałej wartości na Odległość. Zazwyczaj ilustruje to pokazanie osoby poruszającej się ciałem z jednego punktu do drugiego w poziomie.

Praca to wielkość fizyczna wynikające z pomnożenia Siły przyłożonej na całej Odległości, przyjmując za jednostki niutonometry lub dżule, dla Międzynarodowego Systemu Miar SI. Jeden dżul to praca wykonana z siłą 1 Newtona na 1 metr.

Praca jest wielkością skalarną, która jest ogólnie reprezentowana przez literę W, nawiązującą do angielskiego słowa „Praca”.

Jego obliczenie wyraża się w następujący sposób:

Jeśli przyłożona siła jest obserwowana jako wypadkowa układu sił, możliwe jest odkrycie mniejszych sił, które są zaangażowane. Na przykład podczas podnoszenia ładunku za pomocą bloczka, ciężar obciążenia i naprężenie liny bloczka działają jako siły. Wynik między nimi określi, czy obciążenie pozostanie statyczne, czy zacznie rosnąć. To, co robisz na końcu, mnożysz przez odległość przesunięcia.

Jeśli praca mechaniczna jest wykonywana na korzyść ruchu już zaistniałego w ciele, uważa się ją za pozytywną i dodaje się do pracy, która już na nią wpływa

, generując większą całkowitą pracę.

Jeśli praca mechaniczna jest wykonywana przeciwko ruchowi ciała, jest uważana za negatywną i przeciwstawia się pracy, która już wpływa na ciało, generując drobną pracę wypadkową atakującą ciało.

Praca mechaniczna stosowana pod kątem nachylenia

 Zdarzają się przypadki, w których siła do przemieszczenia obiektu nie jest przyłożona poziomo, zsynchronizowana z ruchem, ale pod kątem w stosunku do płaszczyzny. Oznacza to, że wywierana Siła działa ze składową pionową i składową poziomą.

W przemieszczeniu poziomym ciała nie uwzględnia się składowej pionowej, ponieważ obiekt nie unosi się w powietrzu, a jedynie porusza się poziomo, więc przystępujemy do obliczenia tylko Siły, która naprawdę generuje ruch.

Aby obliczyć Siłę, która nas interesuje, mnożymy przyłożoną Siłę przez cosinus kąta. W ten sposób Siła jest przekładana na prawidłowy Kierunek ruchu.

Tak więc, stosując tę ​​równość do obliczenia Pracy Mechanicznej, nowy wzór będzie wyglądał następująco:

Praca mechaniczna w termodynamice

Aby lepiej zrozumieć termodynamiczny kontekst pracy mechanicznej, konieczne jest zdefiniowanie systemu zamkniętego. System zamknięty to pojemnik o określonej objętości, w którym nie dochodzi do wymiany materii z otoczeniem. Następuje tylko wymiana energii i praca przez granicę lub krawędź systemu.

W termodynamice praca mechaniczna jest wykorzystywana w układach zamkniętych, jako wsparcie lub konsekwencja zjawiska zachodzącego w nich.

Jako przykład posłuży układ cylinder-tłok. Jeśli gaz jest zamknięty w układzie cylinder-tłok, a temperatura lub ciśnienie są różne, cząsteczki gazu Będą reagować na tę zmianę wewnątrz kontenera, grupując się lub rozpraszając w większym stopniu, generując zmianę objętości zrozumiany.

To zjawisko rozszerzania się lub ściskania przejawia się jeszcze wyraźniej, gdy zachodzi reakcja chemiczna. którego stechiometria implikuje zmianę objętości, od reagentów do produktów, takich jak spalanie.

Silnik spalinowy jest najbardziej wyrazistym przykładem zastosowania pracy mechanicznej uzyskanej w wyniku reakcji chemicznej w zamkniętym układzie termodynamicznym.

Parametry, za pomocą których obliczana jest Praca w Zamkniętym Układzie Termodynamicznym, wyraża się wzorem:

Powyższe równanie oblicza Pracę, mnożąc Ciśnienie w Systemie przez Zmianę Objętości. Dla nieskończenie małych zmian mamy wyrażenie różniczkowe:

A wyrażenie między początkową i końcową objętością V1 i V2 jest zintegrowane.

Istnieją dwa przypadki, w których równanie można całkować:

Pierwszy przypadek: Ciśnienie w układzie jest stałe, więc tylko jego wartość liczbowa jest umieszczona po lewej stronie symbolu całkowania i całkowana jest tylko różnica dV.

Drugi przypadek: Ciśnienie jest funkcją objętości P = Φ (V), która jest wstawiana między symbol całkowania a różniczkowa, a jej całkowanie odbywa się, wyraz po wyrazie, pomiędzy granicami V1 i V2, aż do osiągnięcia wartości numeryczne W.

Przenoszenie palety za pomocą wózka widłowego wymaga pionowej pracy mechanicznej w celu jej podniesienia i poziomej, aby umieścić ją na swoim miejscu.

W silniku spalinowym reakcja benzyny z iskrą ze świecy zapłonowej i powietrzem generuje a rozszerzanie się w tłoku, które zapewnia pracę mechaniczną, która następnie zostanie przekazana do wału korbowego i opony.

W portach handlowych, gdzie znajduje się wiele dużych metalowych skrzyń, do ich przemieszczania używa się dźwigów. Najpierw do skrzyni zaczepia się koło pasowe dźwigu; unosi się w powietrzu z umiarkowaną prędkością, a na koniec porusza się poziomo, aby umieścić go na swoim miejscu na statku, gdzie ma być transportowany.

W elektrowniach termoelektrycznych para generowana przez kocioł napędza turbiny, które przekazują pracę mechaniczną generatorom w celu wytworzenia energii elektrycznej.

Ramiona mechatroniczne, które pracują w monterach samochodowych, wykonują prace mechaniczne na częściach, transportują je i umieszczają w miejscu ich projektowania.

Nieco bardziej abstrakcyjną pracą mechaniczną jest ta, która wytwarza wiatr na żagle statku, aby przenieść go nad wodę. Dlatego żagle są rozmieszczone strategicznie, aby jak najlepiej wykorzystać pracę, jaką może wnieść poruszające się powietrze.

W branży budowlanej trascabos są odpowiedzialni za zastosowanie obróbki mechanicznej surowca, czy to piasku, cementu, wapna. Najpierw jak najwięcej jest zbierane w wiadrze, następnie transportowane, a na koniec składowane tam, gdzie będzie używane. Są to od trzech do czterech mechanicznych procesów roboczych.