Formas Mecánicas De Trabajo

FORMAS DE TRABAJO MECÁNICO

Trabajo Mecánico de Flecha

La transmisión de energía mediante un eje rotatorio (flecha) es una práctica muy común en la ingeniería. Con frecuencia el momento de torsión T aplicado al eje es constante, lo cual significa que la fuerza F aplicada también es constante. Para un determinado momento de torsión constante, el trabajo hecho durante n revoluciones se determina así: una fuerza F que actúa por medio de un brazo de momento r genera un momento de torsión T.

T=Fr por lo tanto: F = T/r

Esta fuerza actúa a lo largo de una distancia s, que se relaciona con el radio r mediante:

S=(2πr)n

El trabajo de flecha se determina a partir de:

W_flecha =〖 F〗_s =(T/r) (2πrn)=2πnT [kJ]

La potencia transmitida mediante la flecha es el trabajo de flecha por unidad de tiempo, que se puede expresar como:

W_flecha=2πnT [kW]

Donde n es el número de revoluciones por unidad de tiempo.

Trabajo Mecánico de Resorte

Todos sabemos que cuando se aplica una fuerza a un resorte, la longitud de éste cambia. Cuando esta longitud cambia en una cantidad diferencial dx bajo la influencia de una fuerza F, el trabajo efectuado es:

δW_resorte=F dx

Para determinar el trabajo total del resorte es necesario conocer una relación funcional entre F y x. Para resortes elásticos lineales, el desplazamiento x es proporcional a la fuerza aplicada. Es decir:

F =kx [kN]

Donde k es la constante de resorte y tiene las unidades kN/m. El desplazamiento x se mide a partir de la posición de reposo del resorte (es decir, x _ 0 cuando F _ 0). Al sustituir la ecuación F =kx en la ecuación δW=F dx e integrar, se obtiene:

W_resorte = 1/2 k (〖X_2〗^2 ┤- ├ 〖X_1〗^2 ) [kJ]

donde X1 y X2 son los desplazamientos inicial y final del resorte, respectivamente, medidos a partir de la posición de reposo del resorte.

Trabajo Eléctrico

En un campo eléctrico, los electrones de un alambre se mueven por el efecto de fuerzas electromotrices, por lo tanto realizan trabajo. Cuando N coulombs de carga eléctrica se mueven a través de una diferencia de potencial V, el trabajo eléctrico realizado es:

W_e =VN [W]

El cual se expresa también en forma de tasa como:

W_e =VI [W]

donde We es la potencia eléctrica e I es el número de cargas eléctricas

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