Пример механической работы

В механическая работа был определен как действие Силы постоянного значения на расстоянии. Обычно это иллюстрируется изображением человека, перемещающего тело из одной точки в другую по горизонтали.

В Работа - это физическая величина который является результатом умножения Силы, приложенной на всем расстоянии, имеющей в качестве единиц Ньютон-метр или Джоули, для Международной системы измерений SI. Один Джоуль - это работа, выполняемая с Силой 1 Ньютон на расстоянии 1 метра.

Работа - это скалярная величина, которая обычно обозначается буквой W, отсылающей к английскому слову «Работа».

Его расчет выражается следующим образом:

Если приложенная Сила наблюдается как результат системы Сил, можно обнаружить меньшие силы, которые участвуют. Например, при подъеме груза шкивом вес груза и натяжение троса шкива действуют как силы. Результат между ними определит, останется ли нагрузка статичной или начнет расти. В конце вы умножаете на расстояние смещения.

Если механическая работа выполняется в пользу движения, уже установленного в теле, она считается положительной и добавляется к работе, которая уже влияет на него.

, генерируя большую общую работу.

Если механическая работа выполняется против движения тела, она воспринимается как отрицательная и противоположна работе, которая уже воздействует на тело., вызывая незначительную результирующую работу, вторгающуюся в тело.

Механическая работа, выполняемая с углом наклона

 Бывают случаи, когда сила для смещения объекта применяется не горизонтально, синхронно с движением, а под углом по отношению к плоскости. Это означает, что прилагаемая Сила действует с вертикальной составляющей и с горизонтальной составляющей.

При горизонтальном смещении тела вертикальная составляющая не учитывается, потому что объект не поднимается в воздух, а движется только горизонтально, поэтому мы приступаем только к вычислению Силы, которая действительно генерирует движение.

Чтобы вычислить интересующую нас Силу, мы умножаем прилагаемую Силу на косинус угла. Таким образом Сила переводится в правильное Направление движения.

Итак, применив это равенство к вычислению механической работы, новая формула будет выглядеть так:

Механическая работа в термодинамике

Чтобы лучше понять термодинамический контекст механической работы, необходимо определить замкнутую систему. Закрытая система - это контейнер определенного объема, в котором нет обмена веществом с внешним миром. Есть только обмен энергией и работа через границу или край системы.

В термодинамике механическая работа используется в закрытых системах либо как поддержка, либо как следствие явления, происходящего внутри них.

В качестве примера будет использована система цилиндр-поршень. Если газ заключен в систему цилиндр-поршень, а температура или давление изменяются, частицы газа Они будут реагировать на это изменение в контейнере, в большей степени группируя или рассредоточиваясь, создавая изменение объема. понял.

Это явление расширения или сжатия проявляется еще ярче, когда происходит химическая реакция. стехиометрия которого подразумевает изменение объема от реагентов к продуктам, таким как горение.

Двигатель внутреннего сгорания является наиболее ярким примером применения механической работы, полученной в результате химической реакции, в замкнутой термодинамической системе.

Параметры, с которыми рассчитывается Работа в замкнутой термодинамической системе, задаются следующим выражением:

Приведенное выше уравнение вычисляет работу, умножая давление в системе на изменение объема. Для бесконечно малых изменений у нас есть дифференциальное выражение:

И выражение между начальным и конечным объемами V1 и V2 интегрируется.

Уравнение можно интегрировать в двух случаях:

Первый случай: Давление в системе постоянно, поэтому слева от символа интегрирования помещается только его числовое значение, и интегрируется только дифференциал dV.

Второй случай: Давление является функцией объема P = Φ (V), который вставлен между символом интегрирования и дифференциал, и его интегрирование осуществляется почленно между пределами V1 и V2 до достижения значения числовой W.

Перемещение поддона с помощью вилочного погрузчика требует вертикальных механических работ по его подъему и горизонтальных - по перемещению на место.

В двигателе внутреннего сгорания реакция бензина с искрой свечи зажигания и воздухом вызывает расширение в поршне, которое обеспечивает механическую работу, которая впоследствии будет передаваться на коленчатый вал и шины.

В торговых портах, где много больших металлических ящиков, их перемещают с помощью кранов. Сначала к ящику зацепляется шкив крана; он поднимается в воздух с умеренной скоростью, а в конце движется горизонтально, чтобы положить его на свое место на корабле, куда его следует транспортировать.

В термоэлектрических установках пар, вырабатываемый котлом, приводит в действие турбины, которые передают механическую работу генераторам для производства электроэнергии.

Мехатронные рычаги, которые используются у сборщиков автомобилей, воздействуют на детали механически, чтобы транспортировать их и размещать на месте их проектирования.

Несколько более абстрактная механическая работа - это то, что порождает ветер против парусов корабля, чтобы двигать его над водой. Вот почему паруса расположены так, чтобы максимально использовать работу, которую может выполнять движущийся воздух.

В строительной отрасли траскабо выполняют механические работы с сырьем, будь то песок, цемент, известь. Сначала максимально возможное количество собирается в ведре, затем транспортируется и, наконец, складывается там, где он будет использоваться. Это от трех до четырех механических рабочих процессов.