Exemplu de lucru mecanic

munca mecanica a fost definit ca acțiunea unei Forțe cu valoare constantă pe o Distanță. De obicei este ilustrat prin prezentarea unei persoane care mișcă un corp dintr-un punct în altul pe orizontală.

Munca este magnitudinea fizică care rezultă din înmulțirea Forței aplicate pe întreaga Distanță, având ca unități Newton-metru sau Joule, pentru Sistemul Internațional de Măsurători SI. Un Joule este munca efectuată cu o Forță de 1 Newton de-a lungul a 1 metru.

Munca este o cantitate scalară care este reprezentată în general de litera W, care face aluzie la cuvântul englezesc „Muncă”.

Calculul său se exprimă după cum urmează:

Dacă Forța aplicată este observată ca rezultantă a unui sistem de Forțe, este posibil să descoperiți forțele mai mici care sunt implicate. De exemplu, atunci când ridicați o sarcină cu un scripete, greutatea sarcinii și tensiunea cablului ale scripetelui acționează ca forțe. Rezultatul dintre cele două va determina dacă sarcina rămâne statică sau începe să crească. Ceea ce faceți la sfârșit este să înmulțiți cu distanța offsetului.

Dacă lucrul mecanic se desfășoară în favoarea unei mișcări deja stabilite în corp, acesta este considerat pozitiv și se adaugă la lucrarea care îl afectează deja, generând o muncă totală mai mare.

Dacă lucrarea mecanică se face împotriva mișcării corpului, este considerată ca fiind negativă și se opune lucrării care afectează deja corpul, generând o muncă minoră rezultată invadând corpul.

Lucrări mecanice aplicate cu unghi de înclinare

 Există cazuri în care forța de deplasare a obiectului nu este aplicată orizontal, sincronizată cu mișcarea, ci într-un unghi față de plan. Aceasta înseamnă că Forța exercitată acționează cu o componentă verticală și cu o componentă orizontală.

În deplasarea orizontală a corpului, componenta verticală nu este luată în considerare deoarece obiectul nu se ridică în aer, ci se mișcă doar orizontal, deci continuăm să calculăm Forța care generează cu adevărat mișcarea.

Pentru a calcula Forța care ne interesează, înmulțim Forța aplicată de Cosinusul unghiului. În acest fel Forța se traduce în direcția corectă de mișcare.

Deci, aplicând această egalitate la calculul Lucrării mecanice, noua formulă ar fi:

Lucrări mecanice în termodinamică

Pentru a înțelege mai bine contextul termodinamic al lucrărilor mecanice, este necesar să se definească sistemul închis. Un sistem închis este un container cu un volum definit și în care nu există schimb de materie cu exteriorul. Există doar schimb de energie și muncă prin granița sau marginea sistemului.

În termodinamică, lucrul mecanic este utilizat în sistemele închise, fie ca suport, fie ca o consecință a fenomenului care apare în interiorul lor.

Un exemplu cilindru-piston va fi folosit. Dacă un gaz este închis într-un sistem cilindru-piston, iar temperatura sau presiunea sunt variate, particulele de gaz Ei vor răspunde la această schimbare în container, grupând sau dispersând într-o măsură mai mare, generând o variație a volumului înțeles.

Acest fenomen de expansiune sau compresie se manifestă și mai clar atunci când are loc o reacție chimică. a cărei stoichiometrie implică o schimbare de volum, de la reactanți la produse, cum ar fi combustia.

Motorul cu ardere internă este cel mai clar exemplu de aplicare a muncii mecanice obținute printr-o reacție chimică într-un sistem termodinamic închis.

Parametrii cu care se calculează Lucrul într-un sistem termodinamic închis este dat de următoarea expresie:

Ecuația de mai sus calculează munca, înmulțind presiunea sistemului cu modificarea volumului. Pentru modificările infinitezimale, avem expresia diferențială:

Iar expresia dintre volumele inițiale și finale V1 și V2 este integrată.

Există două cazuri în care ecuația poate fi integrată:

Primul caz: Presiunea este constantă în sistem, deci numai valoarea sa numerică este plasată în stânga simbolului de integrare și este integrat doar diferențialul dV.

Al doilea caz: Presiunea este o funcție a volumului P = Φ (V), care este inserat între simbolul de integrare și diferențial și continuă integrarea acestuia, termen cu termen, între limitele V1 și V2, până la atingerea valorii numeric al lui W.

Mutarea unui palet cu un stivuitor implică lucrări mecanice verticale pentru a-l ridica și orizontală pentru a-l aduce la locul său.

Într-un motor cu ardere internă, reacția benzinei cu scânteia de la bujie și aer generează o expansiune în piston care asigură lucrări mecanice, care vor fi comunicate ulterior arborelui cotit și anvelope.

În porturile comerciale, unde există numeroase cutii mari de metal, macaralele sunt folosite pentru a le muta. În primul rând, fulia macaralei este agățată de cutie; se ridică în aer cu viteză moderată, iar la sfârșit se deplasează orizontal pentru a-l depune la locul său pe nava unde urmează să fie transportat.

În instalațiile termoelectrice, aburul generat de cazan acționează turbinele, care comunică lucrarea mecanică generatoarelor pentru a produce energia electrică.

Brațele mecatronice care funcționează în ansamblurile auto, aplică lucrări mecanice pieselor, pentru a le transporta și a le acomoda în locul lor de proiectare.

O lucrare mecanică ceva mai abstractă este cea care generează vântul împotriva pânzelor unei nave pentru a o muta deasupra apei. De aceea, pânzele sunt aranjate strategic, pentru a profita la maximum de munca pe care o poate aduce aerul în mișcare.

În industria construcțiilor, trascabos se ocupă de aplicarea lucrărilor mecanice asupra materiei prime, fie că este nisip, ciment, var. În primul rând, cât de mult posibil este colectat în găleată, apoi transportat și în cele din urmă depus acolo unde va fi folosit. Există între trei și patru procese mecanice de lucru.