Джоулдарды эсептөөнүн 5 жолу

2024 Автор: Jason Gerald | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-19 22:13

Британдык физик Джеймс Эдвард Джоулдун атынан аталган джоуль (J) эл аралык метрикалык системанын негизги бирдиктеринин бири. Джоуль жумуштун, энергиянын жана жылуулуктун бирдиги катары колдонулат жана илимий колдонмолордо кеңири колдонулат. Эгерде сиз жообуңузду джоуль менен бергиңиз келсе, ар дайым стандарттык илимий бирдиктерди колдонууну тактаңыз. Фут-фунт же британиялык жылуулук бирдиги (BTU) дагы эле кээ бир тармактарда колдонулат, бирок сиздин физикалык үй тапшырмаңызда эмес.

Кадам

Метод 1дин 5и: Жоулдардагы жумуштарды эсептөө

Кадам 1. Физикадан жумушту түшүнүңүз

Эгерде сиз бөлмөдө кутучаны түртсөңүз, анда сиз аракет кылдыңыз. Эгерде сиз кутуну өйдө көтөрсөңүз, анда сиз да аракет кылдыңыз. "Ишкерликте" болушу керек болгон эки маанилүү критерий бар:

Сиз туруктуу стилди камсыздайсыз.
Бул күч объекттерди күч менен бир багытта жылдырат.

Кадам 2. Бизнестин аныктамасын түшүнүңүз

Аракетти эсептөө оңой. Жөн гана күчтүн көлөмүн жана объект басып өткөн жалпы аралыкты көбөйтүңүз. Адатта, илимпоздор күчүн Ньютондо, алыстыкты метр менен билдиришет. Эгерде сиз бул бирдиктердин экөөнү тең колдонсоңуз, анда иштин бирдиги Жоуль болуп саналат.

Бизнес тууралуу суроону окуганда, токтоп, стили кайда экенин ойлон. Эгерде сиз кутуну көтөрсөңүз, аны өйдө көтөрөсүз, ошондуктан куту жогору көтөрүлөт. Ошентип, кутунун баскан жолу - ал канчалык жогору көтөрүлгөн. Бирок, кийинки жолу куту менен алдыга бассаңыз, бул процессте эч кандай аракет жасалбайт. Кутуңузга түшүп кетпеши үчүн дагы эле түртсөңүз дагы, ал мындан ары өйдө жылбайт

3 -кадам. Ордунан жылдырылып жаткан нерсенин массасын табыңыз

Бир нерсенин массасы аны жылдыруу үчүн керектүү күчтү эсептөө үчүн керек. Биздин мисалда, жүктүн массасы 10 килограмм (кг) бар дейли.

Фунттарды же башка стандарттуу эмес бирдиктерди колдонбоңуз, болбосо сиздин акыркы жообуңуз джоульде болбойт

Кадам 4. Стилди эсептөө

Күч = масса х ылдамдануусу. Биздин мисалда, салмакты түз өйдө көтөрүү, биз тарткан ылдамдык тартылуу күчүнө байланыштуу, ал кадимки шарттарда объектти 9,8 метр/сек ылдамдыкта ылдамдайт.². (10 кг) х (9,8 м/с) көбөйтүү менен биздин жүктү көтөрүү үчүн керектүү күчтү эсептеп алыңыз²) = 98 кг м/с² = 98 Ньютон (N).

Эгерде объект горизонталдуу түрдө жылдырылса, тартылуу күчү эч кандай таасир этпейт. Көйгөй сизден сүрүлүүгө каршы туруу үчүн зарыл болгон күчтү эсептеп берүүнү сурашы мүмкүн. Эгерде маселе сизге нерсенин ылдамдатуусун айтса, анда анын ылдамдыгын массасына көбөйтө аласыз

Кадам 5. Жүргөн жер которууну өлчөө

Бул мисал үчүн, жүк 1,5 метр (м) бийиктикке көтөрүлдү дейли. Орун алмашуу метр менен өлчөнүшү керек, антпесе акыркы жообуңуз джоульде болбойт.

Кадам 6. Күчтү ордунан көбөйтүү

98 Ньютон салмагын 1,5 метр бийиктикке көтөрүү үчүн 98 х 1,5 = 147 джоуль жумуш жасоо керек.

Кадам 7. Объектти белгилүү бир бурчта жылдыруу үчүн аткарылган иштерди эсептөө

Биздин жогорудагы мисал жөнөкөй: кимдир бирөө объектке алдыга күч келтирет, ал эми объект алдыга жылат. Кээде күчтүн багыты менен нерсенин кыймылы бирдей болбойт, анткени объектке бир нече күч таасир этет. Кийинки мисалда, биз баланын чана менен жалпак кар аркылуу 25 метрге чуркап өтүү үчүн жипти 30º бурчта өйдө тартып, эсептеп чыгабыз. Бул маселе үчүн, жумуш = күч x косинус (θ) x орун алмаштыруу. Символ грек тамгасы болуп саналат жана күч менен кыймылдын ортосундагы бурчту сүрөттөйт.

Кадам 8. Жалпы колдонулган күчтү табыңыз

Бул көйгөй үчүн, бала 10 нютон күч менен жип тартат дейли.

Эгерде көйгөй оңго, өйдө карай же кыймыл багытында күч көрсөтсө, анда бул күчтөр х косинусунун (θ) күчүнүн бөлүгүн түзүшөт жана сиз алдыга секирип, баалуулуктарды көбөйтүүнү уланта аласыз.

Кадам 9. Тиешелүү күчтү эсептөө

Чананы алдыга бир нече стилдер гана тартат. Жип өйдө көрсөтүп жатканда, дагы бир күч тартылуу күчүнө каршы тартып, аны тартканга аракет кылат. Кыймылдын багытында жасалган күчтү эсептегиле:

Биздин мисалда жалпак кар менен жиптин ортосундагы бурч 30º.
Cos (θ) эсептөө. cos (30º) = (√3)/2 = болжол менен 0.866. Бул маанини табуу үчүн сиз калькуляторду колдонсоңуз болот, бирок сиздин калькуляторуңуз бурчту өлчөөчү бирдиктерди (градустар же радиандар) колдонгонун тактаңыз.
Толук күч x cos (θ) көбөйт. Биздин мисалда, 10 N x 0.866 = 8.66 кыймылдын багытында.

Кадам 10. Күчтү х жылышын көбөйткүлө

Эми биз кыймылдын багытында бара жаткан күчтү билсек, биз адаттагыдай эле ишти эсептей алабыз. Биздин көйгөй чана 20 метр алдыга жылганын айтат, андыктан 8,66 N x 20 m = 173,2 джоул жумушун эсепте.

Метод 2ден 5: Джоулдарды Ватттан эсептөө

Кадам 1. Күч менен энергияны түшүнүңүз

Ватт - кубаттуулуктун бирдиги же энергияны колдонуу ылдамдыгы (энергия убакытка бөлүнгөн). Ал эми Джоуль энергиянын бирдиги. Ваттты Жоулга айландыруу үчүн убакытты аныктоо керек. Электр тогу канчалык узун болсо, ошончолук көп энергия сарпталат.

Кадам 2. Жоулдарды алуу үчүн Ваттты секунддарга көбөйтүңүз

1 Ватт түзмөк 1 секундда 1 Джоуль энергия сарптайт. Эгерде сиз Ватттын санын секундага көбөйтсөңүз, анда Джоулдарды аласыз. 60 Вт лампанын 120 секундда канча энергия керектээрин билүү үчүн, жөн эле 60 ватт х 120 секунд = 7200 Джоульга көбөйтүү керек.

Бул формула Ватт менен айтылган, бирок жалпысынан электр энергиясында колдонулушу мүмкүн

Метод 5 3: Жоулдардагы кинетикалык энергияны эсептөө

Кадам 1. Кинетикалык энергияны түшүнүңүз

Кинетикалык энергия - кыймыл түрүндөгү энергиянын саны. Башка энергетикалык бирдиктер сыяктуу эле, кинетикалык энергия да джоулдар менен жазылышы мүмкүн.

Кинетикалык энергия статикалык нерсени белгилүү бир ылдамдыкка чейин ылдамдатуу үчүн жасалган жумуштун көлөмүнө барабар. Объект бул ылдамдыкка жеткенде, объект жылуулукка (сүрүлүүдөн), гравитациялык потенциалдык энергияга (тартылуу күчүнө каршы) же энергиянын башка түрүнө айланмайынча белгилүү бир кинетикалык энергияны сактап калат

Кадам 2. Объекттин массасын табыңыз

Мисалы, биз велосипед менен велосипедчинин кинетикалык энергиясын өлчөйбүз. Мисалы, атчандын массасы 50 кг, ал эми велосипединин массасы 20 кг, жалпы массасы 70 кг. Эми биз экөөнү тең массасы 70 кг болгон бир объект катары карайбыз, анткени экөө тең бирдей ылдамдыкта кыймылдашат.

3 -кадам. Ылдамдыкты эсептөө

Эгерде сиз велосипедчендин ылдамдыгын же ылдамдыгын билсеңиз, анда аны жазып, андан ары улантыңыз. Ылдамдыкты эсептөө керек болсо, төмөндөгү ыкмалардын бирин колдонуңуз. Көбүнчө v ылдамдыгын эмес, ылдамдыкты издейбиз (бул белгилүү бир багытта ылдамдык), бирок v кыскартылышы көп колдонулат. Велосипедчинин бурулуштарына көңүл бурбаңыз жана бардык аралык түз сызыкта өтөт деп ойлоңуз.

Эгерде велосипедчи туруктуу ылдамдыкта бара жатса (ылдамдабастан), велосипедчинин басып өткөн жолун метр менен өлчөгүлө жана ал аралыкты басып өтүү үчүн канча секунд кетээрине бөлгүлө. Бул эсептөө орточо ылдамдыкты берет, бул учурда ылдамдыкка барабар.
Эгерде велосипедчи дайыма ылдамданууну башынан өткөрбөсө жана багытын өзгөртпөсө, t убактысындагы t = (ылдамдануу) (t) + баштапкы ылдамдык формуласын колдонуу менен анын t убактысын эсептеңиз. Убакытты өлчөө үчүн секундду, ылдамдыкты өлчөө үчүн метрди жана м/секди колдонуңуз² ылдамдатууну өлчөө үчүн.

Кадам 4. Бул сандарды төмөнкү формулага сайыңыз

Кинетикалык энергия = (1/2) m v ². Мисалы, велосипедчи 15 м/с ылдамдык менен кыймылда болсо, анын кинетикалык энергиясы EK = (1/2) (70 кг) (15 м/с)² = (1/2) (70 кг) (15 м/с) (15 м/с) = 7875 кгм²/с² = 7875 Ньютон метр = 7875 Джоуль.

Кинетикалык энергия формуласы жумуштун аныктамасынан, W = FΔs жана кинематикалык теңдемеден v алынышы мүмкүн.² = v₀² + 2aΔs. s позициянын же басып өткөн аралыктын өзгөрүшүн билдирет.

Метод 5 5: Жоулдардагы жылуулукту эсептөө

Кадам 1. Жылытылып жаткан нерсенин массасын табыңыз

Аны өлчөө үчүн таразаны же жаздык балансты колдонуңуз. Эгерде объект суюктук болсо, адегенде суюктук бош идишти өлчөп, анын массасын табыңыз. Суюктуктун массасын табуу үчүн аны идиштин массасынан плюс суюктукту алып салуу керек. Бул мисал үчүн, объект 500 грамм суу деп коёлу.

Башка бирдиктерди эмес, граммдарды колдонуңуз, же натыйжа джоуль болбойт

Кадам 2. Объектинин өзгөчө жылуулугун табыңыз

Бул маалыматты китеп түрүндө да, интернетте да химия шилтемелеринен табууга болот. Суу үчүн, с -нын өзгөчө жылуулугу Цельсий боюнча ар бир градус үчүн 4.19 джоулду түзөт, же эгер сиз так мааниге муктаж болсоңуз, 4.1855.

Чыныгы жылуулук температурага жана басымга жараша бир аз өзгөрөт. Ар кандай уюмдар жана окуу китептери ар кандай стандарттык температураларды колдонушат, андыктан сиз суунун өзгөчө жылуулугун 4.179 деп санай аласыз.
Сиз Цельсийдин ордуна Келвинди колдонсоңуз болот, анткени температуранын айырмасы эки бирдикте бирдей (бир нерсени 3ºC жылытуу 3 Келвинге жылытууга барабар). Фаренгейтти колдонбоңуз, болбосо сиздин натыйжаларыңыз джоульде болбойт.

3 -кадам. Объектинин баштапкы температурасын табыңыз

Эгерде объект суюк болсо, сымап термометрин колдонсоңуз болот. Кээ бир нерселер үчүн сизге термометр керек болушу мүмкүн.

Кадам 4. Объектти жылытуу жана температураны кайра өлчөө

Бул жылытуу учурунда объектинин жылуулук кирешесин өлчөйт.

Эгерде сиз жылуулук катары сакталган энергиянын жалпы көлөмүн өлчөгүңүз келсе, анда баштапкы температура абсолюттук нөлгө барабар болот: 0 Kelvin же -273.15ºC. Бул абдан пайдалуу эмес

Кадам 5. Жылытуу температурасынан баштапкы температураны алып салуу

Бул кыскартуу объектинин температурасынын бир даражада өзгөрүшүнө алып келет. Суу мурда 15 градус Цельсий болгон жана 35 градуска чейин ысытылган деп эсептесек, температура 20 градуска чейин өзгөрөт.

Кадам 6. Объектинин массасын өзгөчө жылуулукка жана температуранын өзгөрүшүнүн чоңдугуна көбөйтүү

Формула Q = mc T деп жазылган, мында Т - температуранын өзгөрүшү. Бул мисал үчүн 500g x 4, 19 x 20 же 41,900 joules болмок.

Жылуулук көбүнчө калория же килокалория метрикалык системасында жазылат. Калория 1 грамм суунун температурасын 1 градус Цельсийге көтөрүү үчүн керектелүүчү жылуулуктун өлчөмү катары аныкталат, ал эми килокалория - 1 килограмм суунун температурасын 1 градус Цельсийге көтөрүү үчүн керектелүүчү жылуулуктун өлчөмү. Жогорудагы мисалда 500 грамм суунун температурасын Цельсий боюнча 20 градуска көтөрүү 10,000 калория же 10 килокалорияны колдонот

Метод 5 5: Джоулдарды электр энергиясы катары эсептөө

Кадам 1. Электр схемасындагы энергия агымын эсептөө үчүн төмөндөгү кадамдарды колдонуңуз

Төмөндөгү кадамдар практикалык мисалдар катары келтирилген, бирок сиз ошондой эле жазуу жүзүндөгү физикалык маселелерди түшүнүү үчүн бул ыкманы колдоно аласыз. Биринчиден, биз P = I формуласын колдонуу менен P кубатын эсептейбиз² x R, мында I - ампердеги ток, R - омдогу каршылык. Бул агрегаттар кубаттуулукту ватт менен өндүрүшөт, ошондуктан бул жерден биз джоулдардагы энергияны эсептөө үчүн мурунку кадамдагы формуланы колдонсок болот.

Кадам 2. Резистор тандаңыз

Резисторлор ом менен өлчөнөт, өлчөмдөрү түз жазылган же түстүү сызыктардын жыйнагы менен берилген. Сиз ошондой эле резистордун каршылыгын омметр же мультиметр менен туташтырып текшере аласыз. Бул мисал үчүн, биз резистор 10 Ом деп ойлойбуз.

Кадам 3. Резисторду учурдагы булакка туташтырыңыз

Сиз зымдарды Fahnestock же alligator клип менен резисторго туташтыра аласыз же резисторду тест тактасына туташтыра аласыз.

Кадам 4. Белгилүү бир убакыт аралыгында ток аркылуу агым

Бул мисал үчүн 10 секунддук интервалды колдонобуз.

Кадам 5. Учурдагы күчтү өлчөө

Муну амперметр же мультиметр менен жасаңыз. Көпчүлүк үй токтору миллиамперде же миңдеген амперде өлчөнөт, андыктан ток 100 миллиампер же 0,1 ампер деп ойлойбуз.

Step 6. P = I формуласын колдонуңуз² x R.

Күчтү табуу үчүн, токтун квадратын каршылыкка көбөйтүңүз. Бул кубаттуулуктун ватт менен чыгышына алып келет. 0.1ди квадраттоо 0.01 натыйжасын берет, 10го көбөйтсө 0.1 ватт же 100 милливатт кубаттуулукту берет.