Alege rezolvarea exercițiului:
Exercițiul 1 (gratuit)
Rezolvare scurtă
Mijloacele de transport din Figura 25 (automobil, tren, avion, navă) funcționează pe baza motoarelor termice cu ardere internă.
1. Principiul general:\[ Q_{primit} = L + |Q_{cedat}| \]Energia chimică a combustibilului este transformată prin ardere în căldură \( Q_{primit} \), care la rândul ei este transformată parțial în lucru mecanic util \( L \), necesar deplasării.
2. Propulsarea specifică:
- Automobilul și trenul: gazele de ardere pun în mișcare pistoanele, transformând mișcarea în rotație transmisă roților.
- Avionul: gazele arse sunt evacuate cu viteză mare, generând forță de tracțiune prin reacțiune.
- Nava maritimă: motorul transmite lucrul mecanic elicei, care deplasează apa și împinge nava înainte.
Rezolvare detaliată
Identificarea mijloacelor de transport
În Figura 25 sunt ilustrate patru mijloace de transport moderne: un automobil (terestru), un tren modern/automotor (terestru), un avion (aerian) și un iaht/navă cu motor (maritim).Principiul comun de funcționare
Toate aceste mijloace de transport sunt propulsate cu ajutorul unor motoare termice (în special motoare cu ardere internă: motoare pe benzină sau motorină, turbine cu gaze sau turbomotoare cu reacție). Principiul fundamental constă în transformarea energiei chimice a combustibilului în energie termică prin ardere, iar apoi transformarea unei părți din această căldură în lucru mecanic (\( L \)): \[ Q_{primit} = L + |Q_{cedat}| \] unde \( Q_{primit} \) este căldura obținută prin arderea combustibilului, iar \( |Q_{cedat}| \) este căldura cedată mediului înconjurător.Modul specific de propulsare pentru fiecare mijloc de transport
- Automobilul: În cilindrii motorului cu ardere internă are loc arderea unui amestec de combustibil (benzină sau motorină) și aer. Gazele rezultate se destind la presiuni mari și acționează asupra pistoanelor, efectuând lucru mecanic. Această mișcare rectilinie este transformată în mișcare de rotație și transmisă roților prin transmisie, determinând mișcarea vehiculului prin forța de frecare la sol. - Trenul (automotorul diesel): Motorul diesel antrenează fie direct osiile printr-o transmisie mecanică/hidraulică, fie acționează un generator electric care alimentează motoarele electrice de tracțiune montate pe roți (tracțiune diesel-electrică). - Avionul: Utilizează turboreactoare în care arderea kerosenului produce gaze la temperaturi și presiuni foarte înalte. Gazele sunt evacuate cu viteză foarte mare prin ajutaj, creând o forță de împingere (forță reactivă) spre înainte, conform legii acțiunii și reacțiunii. - Nava maritimă: Motorul cu ardere internă (de tip naval, diesel) transformă căldura eliberată de combustibil în lucru mecanic de rotație, acționând un arbore cotit care învârte elicea navală. Împingerea apei de către elice generează forța de propulsie a navei.Rezolvare scurtă:
Propulsarea se realizează prin motoare termice: arderea combustibilului produce căldură \( Q_{primit} \), transformată parțial în lucru mecanic (\( L = Q_{primit} - |Q_{cedat}| \)) care acționează roțile (automobil, tren), jetul de reacție (avion) sau elicea (navă).
