مثال على العمل الميكانيكي

ال عمل ميكانيكي تم تعريفه على أنه عمل قوة ذات قيمة ثابتة على مسافة. عادة ما يتم توضيحه من خلال إظهار شخص يحرك الجسم من نقطة إلى أخرى على الأفقي.

ال الشغل هو المقدار المادي التي تنتج عن مضاعفة القوة المطبقة على كامل المسافة ، كوحدات نيوتن متر أو جول ، للنظام الدولي للقياسات SI. الجول الواحد هو الشغل المبذول بقوة مقدارها 1 نيوتن بطول متر واحد.

العمل عبارة عن كمية قياسية يتم تمثيلها عمومًا بالحرف W ، في إشارة إلى الكلمة الإنجليزية "العمل".

يتم التعبير عن حسابها على النحو التالي:

إذا لوحظت القوة المطبقة كنتيجة لنظام قوى ، فمن الممكن اكتشاف القوى الأصغر المشاركة. على سبيل المثال ، عند رفع حمولة بواسطة بكرة ، يعمل وزن الحمولة وشد الكابل في البكرة كقوى. ستحدد النتيجة بين الاثنين ما إذا ظل الحمل ثابتًا أو بدأ في الارتفاع. ما تفعله في النهاية هو الضرب في مسافة الإزاحة.

إذا تم تنفيذ العمل الميكانيكي لصالح حركة تم إنشاؤها بالفعل في الجسم ، فيُعتبر إيجابياً ويتم إضافته إلى العمل الذي يؤثر عليه بالفعل، مما يولد عملًا إجماليًا أكبر.

إذا تم العمل الميكانيكي ضد حركة الجسم ، فإنه يعتبر سلبيًا ويعارض العمل الذي يؤثر بالفعل على الجسم، مما يولد عملاً ناتجًا طفيفًا يغزو الجسم.

العمل الميكانيكي المطبق بزاوية ميل

 هناك حالات لا يتم فيها تطبيق القوة لإزاحة الكائن أفقياً ، متزامنة مع الحركة ، ولكن بزاوية بالنسبة للمستوى. هذا يعني أن القوة التي يتم بذلها تعمل بمكون رأسي ومكون أفقي.

في الإزاحة الأفقية للجسم ، لا يؤخذ المكون الرأسي في الاعتبار لأن الجسم لا يرتفع في الهواء ، بل يتحرك أفقيًا فقط ، لذلك نبدأ فقط في حساب القوة التي تولد الحركة حقًا.

لحساب القوة التي تهمنا ، نضرب القوة المؤثرة في جيب تمام الزاوية. بهذه الطريقة تُترجم القوة إلى الاتجاه الصحيح للحركة.

لذلك ، بتطبيق هذه المساواة على حساب العمل الميكانيكي ، ستكون الصيغة الجديدة:

العمل الميكانيكي في الديناميكا الحرارية

لفهم السياق الديناميكي الحراري للعمل الميكانيكي بشكل أفضل ، من الضروري تحديد النظام المغلق. النظام المغلق عبارة عن حاوية ذات حجم محدد ولا يوجد فيها تبادل للمادة مع الخارج. لا يوجد سوى تبادل للطاقة والعمل من خلال حدود أو حافة النظام.

في الديناميكا الحرارية ، يتم استخدام العمل الميكانيكي في الأنظمة المغلقة ، إما كدعم أو نتيجة للظاهرة التي تحدث داخلها.

سيتم استخدام نظام مكبس الأسطوانة كمثال. إذا كان الغاز محاطًا بنظام أسطوانة مكبس ، وكانت درجة الحرارة أو الضغط متفاوتة ، فإن جزيئات الغاز سوف يستجيبون لهذا التغيير داخل الحاوية ، أو التجميع أو التشتت إلى حد أكبر ، مما يؤدي إلى تباين في الحجم يفهم.

تتجلى ظاهرة التمدد أو الانضغاط بشكل أكثر وضوحًا عند حدوث تفاعل كيميائي. الذي يشير قياس العناصر المتكافئة إلى حدوث تغيير في الحجم ، من المواد المتفاعلة إلى المنتجات ، مثل الاحتراق.

يعد محرك الاحتراق الداخلي أوضح مثال على تطبيق العمل الميكانيكي الناتج عن تفاعل كيميائي في نظام ديناميكي حراري مغلق.

تُعطى المعلمات التي يُحسب بها العمل في نظام حراري مغلق بالتعبير التالي:

تحسب المعادلة أعلاه العمل ، وضرب ضغط النظام في تغيير الحجم. بالنسبة للتغييرات اللامتناهية في الصغر ، لدينا التعبير التفاضلي:

والتعبير بين المجلدين الأولي والنهائي V1 و V2 متكامل.

هناك حالتان يمكن فيهما دمج المعادلة:

الحالة الأولى: يكون الضغط ثابتًا في النظام ، لذلك يتم وضع قيمته العددية فقط على يسار رمز التكامل ، ويتم دمج التفاضل dV فقط.

الحالة الثانية: الضغط هو دالة للحجم P = Φ (V) ، والذي يتم إدخاله بين رمز التكامل و التفاضلية ، والمضي قدمًا في تكاملها ، على أساس مصطلح ، بين الحدين V1 و V2 ، حتى الوصول إلى القيمة العددية لـ W.

يتضمن تحريك منصة نقالة برافعة شوكية عملاً ميكانيكيًا رأسيًا لرفعها ، وعملاً أفقيًا لإيصالها إلى مكانها.

في محرك الاحتراق الداخلي ، يولد تفاعل البنزين مع الشرارة من شمعة الإشعال والهواء التمدد في المكبس الذي يوفر العمل الميكانيكي ، والذي سيتم توصيله لاحقًا إلى العمود المرفقي و الإطارات.

في الموانئ التجارية ، حيث يوجد العديد من الصناديق المعدنية الكبيرة ، تستخدم الرافعات لنقلها. أولاً ، يتم ربط بكرة الرافعة بالصندوق ؛ ترتفع في الهواء بسرعة معتدلة وفي النهاية تتحرك أفقياً لتضعها في مكانها على السفينة التي ستنقل.

في المحطات الكهروحرارية ، يقوم البخار المتولد عن الغلاية بتشغيل التوربينات ، والتي تنقل العمل الميكانيكي إلى المولدات لإنتاج الطاقة الكهربائية.

تستخدم الأذرع الميكاترونية التي تعمل في مجمعات السيارات الأعمال الميكانيكية على الأجزاء لنقلها واستيعابها في موقع التصميم الخاص بها.

العمل الميكانيكي المجرد إلى حد ما هو العمل الذي يولد الرياح ضد أشرعة السفينة لتحريكها فوق الماء. هذا هو السبب في أن الأشرعة مرتبة بشكل استراتيجي ، لتحقيق أقصى استفادة من العمل الذي يمكن للهواء المتحرك أن يجلبه.

في صناعة البناء ، تعتبر trascabos مسؤولة عن تطبيق الأعمال الميكانيكية على المواد الخام ، سواء كانت رملًا أو أسمنتًا أو كلسًا. أولاً ، يتم جمع أكبر قدر ممكن في الدلو ، ثم نقله وإيداعه أخيرًا حيث سيتم استخدامه. هم ما بين ثلاث إلى أربع عمليات عمل ميكانيكية.