Jոուլը հաշվարկելու 5 եղանակ

2024 Հեղինակ: Jason Gerald | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-19 22:12

Բրիտանացի ֆիզիկոս Jamesեյմս Էդվարդ Jուլի անունով, ջուլը (J) միջազգային չափիչ համակարգի հիմնական միավորներից մեկն է: Theուլը օգտագործվում է որպես աշխատանքի, էներգիայի և ջերմության միավոր և լայնորեն օգտագործվում է գիտական ծրագրերում: Եթե ցանկանում եք ձեր պատասխանը joules- ով, միշտ համոզվեք, որ օգտագործեք ստանդարտ գիտական միավորներ: Ֆունտ-ֆունտ կամ բրիտանական ջերմության միավորը (BTU) դեռ օգտագործվում է որոշ ոլորտներում, բայց ոչ ֆիզիկայի տնային աշխատանքներում:

Քայլ

Մեթոդ 1 5 -ից. Աշխատանքի հաշվարկ Jոուլում

Քայլ 1. Հասկացեք ֆիզիկայի աշխատանքը:

Եթե տուփը մղում ես սենյակ, դու ջանք ես թափել: Եթե տուփը բարձրացնես, դու նույնպես ջանքեր ես գործադրել: Կան երկու կարևոր չափանիշներ, որոնք պետք է գոյություն ունենան «բիզնեսում».

Դուք ապահովում եք կայուն ոճ:
Այս ուժը ստիպում է առարկաներին շարժվել նույն ուղղությամբ, ինչ ուժը:

Քայլ 2. Հասկացեք բիզնեսի սահմանումը:

Eանքը հեշտ է հաշվարկել: Պարզապես բազմապատկեք ուժի քանակը և օբյեկտի անցած ընդհանուր տարածությունը: Սովորաբար, գիտնականները ուժ են արտահայտում Նյուտոններում և հեռավորությունը մետրերով: Եթե դուք օգտագործում եք այս երկու միավորներն էլ, արդյունքում ստացված աշխատանքի միավորը ouոուլն է:

Ամեն անգամ, երբ բիզնեսի մասին հարց եք կարդում, կանգ առեք և մտածեք, թե որտեղ է ոճը: Եթե դուք բարձրացնում եք տուփը, այն հրում եք վեր, որպեսզի տուփը շարժվի դեպի վեր: Այսպիսով, տուփի անցած տարածությունն այն է, թե որքան բարձր է այն բարձրացել: Այնուամենայնիվ, հաջորդ անգամ տուփով առաջ քայլելիս այս գործընթացում ջանքեր չեն գործադրվում: Նույնիսկ եթե դուք դեռ հրում եք տուփը, որպեսզի այն չընկնի, այն այլևս վեր չի շարժվում:

Քայլ 3. Գտեք տեղաշարժվող օբյեկտի զանգվածը:

Օբյեկտի զանգվածը անհրաժեշտ է այն շարժելու համար անհրաժեշտ ուժը հաշվարկելու համար: Մեր օրինակում, ենթադրենք, որ բեռը ունի 10 կիլոգրամ (կգ) զանգված:

Խուսափեք ֆունտ կամ այլ ոչ ստանդարտ միավորներ օգտագործելուց, հակառակ դեպքում ձեր վերջնական պատասխանը չի լինի ջոուլում:

Քայլ 4. Հաշվիր ոճը:

Ուժ = զանգված x արագացում: Մեր օրինակում, քաշը ուղիղ բարձրացնելով, մեր կողմից գործադրվող արագացումը պայմանավորված է ձգողականությամբ, որը նորմալ պայմաններում արագացնում է առարկան դեպի ներքև ՝ 9.8 մետր/վրկ:². Հաշվարկեք այն ուժը, որն անհրաժեշտ է մեր բեռը վեր բարձրացնելու համար ՝ բազմապատկելով (10 կգ) x (9,8 մ/վրկ)²) = 98 կգ մ/վ² = 98 նյուտոն (N):

Եթե օբյեկտը տեղափոխվում է հորիզոնական, ձգողականությունը ազդեցություն չի ունենում: Խնդիրը կարող է խնդրել ձեզ հաշվարկել շփման դիմադրությանը դիմակայող ուժը: Եթե խնդիրը ձեզ հուշում է օբյեկտի արագացմանը, երբ այն մղվում է, կարող եք բազմապատկել հայտնի արագացումը նրա զանգվածով:

Քայլ 5. Չափեք անցած տեղաշարժը:

Այս օրինակի համար ենթադրենք, որ բեռը բարձրացվում է 1,5 մետր (մ) բարձրության վրա: Տեղաշարժը պետք է չափվի մետրերով, հակառակ դեպքում ձեր վերջնական պատասխանը չի լինի ջոուլում:

Քայլ 6. Բազմապատկեք ուժը տեղաշարժով:

98 նյուտոնի քաշը 1,5 մետր բարձրությամբ բարձրացնելու համար հարկավոր է կատարել 98 x 1.5 = 147 ջոուլ աշխատանք:

Քայլ 7. Հաշվիր օբյեկտը որոշակի անկյան տակ տեղափոխելու համար կատարված աշխատանքը:

Վերոնշյալ մեր օրինակը պարզ է. Ինչ -որ մեկն առաջի ուժ է գործադրում առարկայի վրա, և առարկան առաջ է շարժվում: Երբեմն, ուժի ուղղությունը և առարկայի շարժումը նույնը չեն, քանի որ օբյեկտի վրա գործում են մի քանի ուժեր: Հաջորդ օրինակում մենք կհաշվարկենք ջոուլների քանակը, որոնք անհրաժեշտ են երեխայի համար սահնակը 25 մետր հարթ ձյան միջով քաշելու համար ՝ պարանը 30ing անկյան տակ վեր քաշելով: Այս խնդրի համար աշխատանք = ուժ x կոսինուս (θ) x տեղաշարժ: Խորհրդանիշը հունական տետա տառն է, որը նկարագրում է ուժի և շարժման ուղղության միջև ընկած անկյունը:

Քայլ 8. Գտեք կիրառվող ընդհանուր ուժը:

Այս խնդրի համար ենթադրենք, որ երեխան քաշում է 10 նյուտոն ուժգնությամբ լար:

Եթե խնդիրը ուժ է գործադրում դեպի աջ, դեպի վեր, կամ ուժ շարժման ուղղությամբ, ապա այդ ուժերն արդեն կազմում են ուժի x կոսինուսի (θ) մասը, և դուք կարող եք բաց թողնել առաջ և շարունակել արժեքների բազմապատկումը:

Քայլ 9. Հաշվիր համապատասխան ուժը:

Միայն մի քանի ոճ է սահնակն առաջ քաշում: Երբ լարն ուղղվում է դեպի վեր, մեկ այլ ուժ փորձում է քաշել այն ՝ ձգելով այն ձգողության դեմ: Հաշվիր շարժման ուղղությամբ գործադրվող ուժը.

Մեր օրինակում հարթ ձյան և պարանների միջև անկյունը 30º է:
Հաշվիր cos (θ): cos (30º) = (√3)/2 = մոտավորապես 0.866: Այս արժեքը գտնելու համար կարող եք օգտագործել հաշվիչ, սակայն համոզվեք, որ ձեր հաշվիչը օգտագործում է նույն միավորները, ինչ ձեր անկյունի չափումը (աստիճաններ կամ ռադիաններ):
Բազմապատկել ընդհանուր ուժը x cos (θ): Մեր օրինակում 10 N x 0.866 = 8.66 ուժ շարժման ուղղությամբ:

Քայլ 10. Բազմապատկեք ուժը x տեղաշարժը:

Այժմ, երբ մենք գիտենք այն ուժը, որն առաջ է շարժվում շարժման ուղղությամբ, կարող ենք աշխատանքը հաշվարկել սովորական ռեժիմով: Մեր խնդիրը մեզ ասում է, որ սահնակը շարժվում է 20 մետր առաջ, ուստի հաշվարկեք 8.66 N x 20 մ = 173.2 ջոուլ աշխատանք:

Մեթոդ 2 5 -ից. Ouոուլների հաշվարկ Watts- ից

Քայլ 1. Հասկացեք ուժն ու էներգիան:

Ուոթը էներգիայի կամ էներգիայի օգտագործման միավոր է (էներգիան բաժանված է ժամանակի): Մինչդեռ ouոուլը էներգիայի միավոր է: Watts- ը Joules- ի փոխարկելու համար անհրաժեշտ է որոշել ժամանակը: Որքան երկար է հոսում էլեկտրական հոսանքը, այնքան մեծ է օգտագործվող էներգիան:

Քայլ 2. Multոուլ ստանալու համար բազմապատկեք Watt- ը վայրկյաններով:

1 Վտ հզորությամբ սարքը կսպառի 1 ջոուլ էներգիա յուրաքանչյուր 1 վայրկյանում: Եթե դուք բազմապատկեք Watt- ի թիվը վայրկյանների վրա, ապա կստանաք Joules: Պարզելու համար, թե որքան էներգիա է սպառում 60 Վտ լամպը 120 վայրկյանում, պարզապես անհրաժեշտ է բազմապատկել 60 վտ x 120 վայրկյան = 7,200 ouոուլ:

Այս բանաձևը կարող է օգտագործվել ցանկացած հզորության համար, որն արտահայտված է Վատտ, բայց ընդհանուր առմամբ էլեկտրաէներգիայի մեջ:

Մեթոդ 3 5 -ից. Inոուլում կինետիկ էներգիայի հաշվարկ

Քայլ 1. Հասկացեք կինետիկ էներգիան:

Կինետիկ էներգիան էներգիայի քանակն է շարժման տեսքով: Ինչպես մյուս էներգետիկ միավորները, այնպես էլ կինետիկ էներգիան կարելի է գրել ջոուլներով:

Կինետիկ էներգիան հավասար է ստատիկ օբյեկտի որոշակի արագության արագացմանն ուղղված աշխատանքի ծավալին: Երբ օբյեկտը հասնի այդ արագությանը, օբյեկտը կպահպանի որոշակի քանակությամբ կինետիկ էներգիա մինչև էներգիան վերածվի ջերմության (շփումից), գրավիտացիոն պոտենցիալ էներգիայի (ձգողության դեմ շարժվելուց) կամ էներգիայի այլ տեսակների:

Քայլ 2. Գտեք օբյեկտի զանգվածը:

Օրինակ, մենք չափում ենք հեծանիվի և հեծանվորդի կինետիկ էներգիան: Օրինակ ՝ հեծյալի զանգվածը 50 կգ է, իսկ նրա հեծանիվը ՝ 20 կգ, 70 մ ընդհանուր զանգվածի համար: Այժմ մենք երկուսին դիտարկում ենք որպես 70 կգ զանգված ունեցող մեկ օբյեկտ, քանի որ երկուսն էլ կշարժվեն նույն արագությամբ:

Քայլ 3. Հաշվիր արագությունը:

Եթե արդեն գիտեք հեծանվորդի արագությունը կամ արագությունը, պարզապես գրեք այն և առաջ շարժվեք: Եթե Ձեզ անհրաժեշտ է հաշվարկել արագությունը, օգտագործեք ստորև նշված մեթոդներից մեկը: Նկատի ունեցեք, որ մենք փնտրում ենք ոչ թե արագություն, այլ արագություն (որը տվյալ ուղղությամբ արագություն է), չնայած v հապավումը հաճախ օգտագործվում է: Անտեսեք հեծանվորդի ցանկացած շրջադարձ և ենթադրեք, որ ամբողջ տարածությունը անցնում է ուղիղ գծով:

Եթե հեծանվորդը շարժվում է հաստատուն արագությամբ (չի արագանում), չափեք հեռավորությունը, որը հեծանվորդն անցնում է մետրերով և բաժանեք վայրկյանների թվի վրա, որը կպահանջվի այդ տարածությունը հաղթահարելու համար: Այս հաշվարկը կտա միջին արագություն, որն այս դեպքում հավասար է ակնթարթային արագությանը:
Եթե հեծանվորդը մշտական արագացում է ապրում և չի փոխում ուղղությունը, հաշվեք նրա արագությունը t ժամանակում ՝ օգտագործելով արագության բանաձևը t = (արագացում) (t) + նախնական արագություն: Օգտագործեք երկրորդը ՝ ժամանակը չափելու համար, մետր/վայրկյանը ՝ արագությունը չափելու համար և մ/վրկ² չափել արագացումը:

Քայլ 4. Միացրեք այս թվերը հետևյալ բանաձևին:

Կինետիկ էներգիա = (1/2) մ v ². Օրինակ, եթե հեծանվորդը շարժվում է 15 մ/վ արագությամբ, նրա կինետիկ էներգիան EK = (1/2) (70 կգ) (15 մ/վրկ)² = (1/2) (70 կգ) (15 մ/վ) (15 մ/վ) = 7875 կգ մ²/ներ² = 7875 նյուտոն մետր = 7875 ջոուլ:

Կինետիկ էներգիայի բանաձևը կարող է բխել աշխատանքի սահմանումից ՝ W = FΔs և կինեմատիկական հավասարումից v² = v₀² + 2aΔs: s- ը ներկայացնում է դիրքի կամ անցած տարածության փոփոխություն:

Մեթոդ 4 -ից 5 -ը. Atերմության հաշվարկը ouոուլում

Քայլ 1. Գտեք տաքացվող օբյեկտի զանգվածը:

Այն չափելու համար օգտագործեք սանդղակ կամ գարնանային հաշվեկշիռ: Եթե առարկան հեղուկ է, նախ չափեք դատարկ տարան, որի մեջ է գտնվում հեղուկը և գտեք դրա զանգվածը: Հեղուկի զանգվածը գտնելու համար հարկավոր է այն հանել տարայի զանգվածից գումարած հեղուկը: Այս օրինակի համար, ենթադրենք, օբյեկտը 500 գրամ ջուր է:

Օգտագործեք գրամ, այլ ոչ թե այլ միավորներ, հակառակ դեպքում արդյունքը չի լինի ջոուլ:

Քայլ 2. Գտեք օբյեկտի հատուկ ջերմությունը:

Այս տեղեկատվությունը կարելի է գտնել քիմիայի հղումներում, ինչպես գրքի տեսքով, այնպես էլ առցանց: Forրի դեպքում c- ի հատուկ ջերմությունը կազմում է 4,19 ջոուլ մեկ գրամի դիմաց յուրաքանչյուր ջեռուցվող degreeելսիուսի աստիճանի համար - կամ 4,1855, եթե ձեզ անհրաժեշտ է ճշգրիտ արժեքը:

Իրական հատուկ ջերմությունը փոքր -ինչ տատանվում է ՝ կախված ջերմաստիճանից և ճնշումից: Տարբեր կազմակերպություններ և դասագրքեր օգտագործում են տարբեր ստանդարտ ջերմաստիճաններ, ուստի կարող եք տեսնել ջրի հատուկ ջերմությունը `նշված 4.179 -ում:
Elելսիուսի փոխարեն կարող եք օգտագործել Կելվինը, քանի որ ջերմաստիճանի տարբերությունը երկու միավորների համար նույնն է (ինչ -որ բան 3 ° C- ով տաքացնելը հավասար է 3 Kelvin- ի տաքացման): Մի օգտագործեք Ֆարենհայտ, հակառակ դեպքում ձեր արդյունքները չեն լինի ջոուլում:

Քայլ 3. Գտեք օբյեկտի սկզբնական ջերմաստիճանը:

Եթե օբյեկտը հեղուկ է, կարող եք օգտագործել սնդիկի ջերմաչափ: Որոշ իրերի համար կարող է անհրաժեշտ լինել զոնդի ջերմաչափ:

Քայլ 4. Տաքացրեք առարկան և կրկին չափեք ջերմաստիճանը:

Սա չափելու է ջեռուցման ընթացքում օբյեկտի ջերմային շահույթը:

Եթե ցանկանում եք չափել որպես ջերմություն պահվող էներգիայի ընդհանուր քանակը, կարող եք ենթադրել, որ նախնական ջերմաստիճանը բացարձակ զրո է `0 Կելվին կամ -273.15ºC: Սա այնքան էլ օգտակար չէ:

Քայլ 5. theեռուցման ջերմաստիճանից հանեք սկզբնական ջերմաստիճանը:

Այս նվազումը կհանգեցնի օբյեկտի ջերմաստիճանի փոփոխության աստիճանի: Ենթադրելով, որ ջուրը նախկինում եղել է 15 աստիճան ցելսիուս և տաքացվել է մինչև 35 աստիճան ջերմաստիճան, ջերմաստիճանը փոխվում է մինչև 20 աստիճան:

Քայլ 6. Բազմապատկեք օբյեկտի զանգվածը նրա հատուկ ջերմությամբ և ջերմաստիճանի փոփոխության մեծությամբ:

Բանաձեւը գրված է Q = mc T, որտեղ T- ը ջերմաստիճանի փոփոխությունն է: Այս օրինակի համար դա կլինի 500 գ x 4, 19 x 20 կամ 41.900 ջոուլ:

Atերմությունն ավելի հաճախ գրվում է կալորիական կամ կիլոկալորիական մետրային համակարգում: Կալորիան սահմանվում է որպես ջերմության քանակ, որն անհրաժեշտ է 1 գրամ ջրի ջերմաստիճանը 1 աստիճանով բարձրացնելու համար, մինչդեռ կիլոկալորիան այն ջերմության քանակն է, որը անհրաժեշտ է 1 կիլոգրամ ջրի ջերմաստիճանը 1 աստիճանով բարձրացնելու համար: Վերոնշյալ օրինակում 500 գրամ ջրի ջերմաստիճանը 20 աստիճանով բարձրացնելիս կկիրառվի 10.000 կալորիա կամ 10 կիլոկալորիա:

Մեթոդ 5 -ից 5 -ը. Ouոուլների հաշվարկը որպես էլեկտրական էներգիա

Քայլ 1. Էլեկտրական միացումում էներգիայի հոսքը հաշվարկելու համար օգտագործեք ստորև բերված քայլերը:

Ստորև բերված քայլերը թվարկված են որպես գործնական օրինակներ, բայց կարող եք նաև օգտագործել մեթոդը `գրավոր ֆիզիկայի խնդիրները հասկանալու համար: Նախ, մենք կհաշվենք P հզորությունը ՝ օգտագործելով P = I բանաձևը² x R, որտեղ I- ը հոսանքն է ամպերներում, իսկ R- ն դիմադրությունն է օմմներում: Այս միավորները արտադրում են հզորություն վտ -ով, ուստի այստեղից մենք կարող ենք օգտագործել նախորդ քայլի բանաձևը ՝ ջոուլներում էներգիա հաշվարկելու համար:

Քայլ 2. Ընտրեք դիմադրություն:

Ռեզիստորները չափվում են օհմերով, չափերը գրվում են ուղղակիորեն կամ ներկայացված են գունավոր գծերի հավաքածուով: Կարող եք նաև ստուգել ռեզիստորի դիմադրությունը `այն միացնելով օմմետրով կամ մուլտիմետրով: Այս օրինակի համար մենք ենթադրում ենք, որ դիմադրությունը 10 օմ է:

Քայլ 3. Միացրեք դիմադրությունը ընթացիկ աղբյուրին:

Դուք կարող եք լարերը միացնել ռեզիստորին Fahnestock կամ ալիգատոր սեղմակով, կամ կարող եք ռեզիստորը միացնել փորձարկման տախտակին:

Քայլ 4. Շրջանակի հոսքը հոսում է որոշակի ժամանակահատվածի համար:

Այս օրինակի համար մենք կօգտագործենք 10 վայրկյան ընդմիջում:

Քայլ 5. Չափել ընթացիկ ուժը:

Դա արեք ամպերմետրով կամ բազմաչափով: Կենցաղային հոսանքների մեծ մասը չափվում է միլիամպերով կամ հազարավոր ամպերներով, ուստի մենք ենթադրում ենք, որ հոսանքը 100 միլիամպեր է կամ 0.1 ամպեր:

Քայլ 6. Օգտագործեք P = I բանաձևը² x Ռ.

Հզորությունը գտնելու համար հոսանքի քառակուսին բազմապատկեք դիմադրությամբ: Սա հանգեցնում է էլեկտրաէներգիայի թողունակության `վտ: 0.1 -ի քառակուսումը տալիս է 0.01 արդյունք, բազմապատկած 10 -ով տալիս է 0.1 վտ կամ 100 միլիվատ հզորություն: