Exemplo de Trabalho Mecânico

O Trabalho mecanico foi definido como o ação de uma força de valor constante ao longo de uma distância. Geralmente é ilustrado mostrando uma pessoa movendo um corpo de um ponto a outro na horizontal.

O O trabalho é a magnitude física resultante da multiplicação da Força aplicada ao longo de toda a Distância, tendo como unidades Newton-metros ou Joules, para o Sistema Internacional de Medidas SI. Um Joule é o trabalho realizado com uma Força de 1 Newton ao longo de 1 metro.

Trabalho é uma grandeza escalar geralmente representada pela letra W, em alusão à palavra portuguesa “Trabalho”.

Seu cálculo é expresso da seguinte forma:

Se a Força aplicada for observada como resultante de um sistema de Forças, é possível descobrir as forças menores que estão envolvidas. Por exemplo, ao levantar uma carga com uma polia, o peso da carga e a tensão do cabo da polia atuam como forças. O resultado entre os dois determinará se a carga permanece estática ou começa a subir. O que você faz no final é multiplicar pela distância do deslocamento.

Se o trabalho mecânico é realizado a favor de um movimento já estabelecido no corpo, ele é tomado como positivo e se soma ao trabalho que já o está afetando, gerando um maior trabalho total.

Se o trabalho mecânico é feito contra o movimento do corpo, é tomado como negativo e se opõe ao trabalho que já afeta o corpo, gerando um menor trabalho resultante invadindo o corpo.

Trabalho mecânico aplicado com um ângulo de inclinação

 Há casos em que a força para deslocar o objeto não está sendo aplicada horizontalmente, sincronizada com o movimento, mas em ângulo em relação ao plano. Isso significa que a Força exercida atua com um componente vertical e com um componente horizontal.

No deslocamento horizontal do corpo, o componente vertical não é considerado porque o objeto não está se elevando no ar, mas apenas se movendo horizontalmente, portanto, apenas procedemos ao cálculo da Força que realmente está gerando o movimento.

Para calcular a Força que nos interessa, multiplicamos a Força aplicada pelo Cosseno do ângulo. Desta forma, a Força é traduzida na direção correta do movimento.

Assim, aplicando esta igualdade ao cálculo do Trabalho Mecânico, a nova fórmula seria:

Trabalho Mecânico em Termodinâmica

Para melhor compreender o contexto da Termodinâmica da Obra Mecânica, é necessário definir o Sistema Fechado. Um sistema fechado é um container com volume definido e no qual não há troca de matéria com o exterior. Há apenas troca de energia e trabalho através dos limites ou bordas do sistema.

Na Termodinâmica, o trabalho mecânico é utilizado em sistemas fechados, seja como suporte ou consequência do fenômeno que ocorre em seu interior.

Um sistema cilindro-pistão será usado como exemplo. Se um gás estiver encerrado em um sistema de cilindro-pistão, e a temperatura ou pressão for variada, as partículas de gás Eles vão responder a essa mudança dentro do container, agrupando ou dispersando em maior medida, gerando uma variação no volume Entendido.

Este fenômeno de expansão ou compressão se manifesta ainda mais claramente quando ocorre uma reação química. cuja estequiometria implica uma mudança de volume, de reagentes a produtos, como a combustão.

O motor de combustão interna é o exemplo mais claro da aplicação do trabalho mecânico obtido por uma reação química em um sistema termodinâmico fechado.

Os parâmetros com os quais o Trabalho em Sistema Termodinâmico Fechado é calculado são dados pela seguinte expressão:

A equação acima calcula o trabalho, multiplicando a pressão do sistema pela mudança de volume. Para mudanças infinitesimais, temos a expressão diferencial:

E a expressão entre os volumes inicial e final V1 e V2 é integrada.

Existem dois casos em que a equação pode ser integrada:

Primeiro caso: A pressão é constante no sistema, portanto apenas seu valor numérico é colocado à esquerda do símbolo de integração, e apenas o dV diferencial é integrado.

Segundo caso: A pressão é uma função do volume P = Φ (V), que é inserido entre o símbolo de integração e o diferencial, e proceder à sua integração, termo a termo, entre os limites V1 e V2, até atingir o valor numérico de W.

Mover um palete com uma empilhadeira envolve trabalho mecânico vertical para levantá-lo e horizontal para colocá-lo em seu lugar.

Em um motor de combustão interna, a reação da gasolina com a faísca da vela de ignição e o ar gera um expansão no pistão que fornece trabalho mecânico, que será posteriormente comunicado ao virabrequim e ao pneus.

Nos portos comerciais, onde existem inúmeras grandes caixas de metal, guindastes são usados ​​para movê-las. Primeiro, a polia do guindaste é enganchada na caixa; sobe no ar a uma velocidade moderada e, no final, move-se horizontalmente para depositá-lo em seu lugar no navio para onde será transportado.

Nas termelétricas, o vapor gerado pela caldeira movimenta as turbinas, que comunicam o trabalho mecânico aos geradores para a produção da energia elétrica.

Os braços mecatrônicos que atuam nas montadoras automotivas realizam trabalho mecânico nas peças, para transportá-las e acomodá-las em seu canteiro de obras.

Uma obra mecânica um tanto mais abstrata é aquela que gera o vento contra as velas de um navio para movê-lo acima da água. É por isso que as velas estão estrategicamente dispostas, para aproveitar ao máximo o trabalho que o ar em movimento pode trazer.

Na construção civil, os trascabos se encarregam de aplicar trabalho mecânico à matéria-prima, seja ela areia, cimento, cal. Primeiro, o máximo possível é coletado na caçamba, depois transportado e finalmente depositado onde será utilizado. São entre três e quatro processos de trabalho mecânico.