Джоульдерді қалай есептеу керек

Мазмұны

Қадамдар
5 -ші әдіс 1: Жұмысты есептеу (J)
5 -ші әдіс 2: Берілген қуаттан энергияны (J) есептеңіз (Вт)
5 -ші әдіс 3: Кинетикалық энергияны есептеу (J)
5 -ші әдіс 4: Жылу мөлшерін есептеу (J)
5 -ші әдіс 5: Электр энергиясын есептеу (J)
Кеңестер
Ескертулер
Саған не қажет

Джоуль (J) - Халықаралық бірліктер жүйесіндегі (SI) ең маңызды бірліктердің бірі. Джоуль жұмыс, энергия мен жылуды өлшейді. Соңғы нәтижені джоульде көрсету үшін SI бірліктерін қолданыңыз.Егер тапсырмада басқа өлшем бірліктері берілсе, оларды Халықаралық бірліктер жүйесінен өлшем бірліктеріне түрлендіріңіз.

Қадамдар

5 -ші әдіс 1: Жұмысты есептеу (J)

1 Физикадағы жұмыс туралы түсінік. Егер сіз қорапты жылжытсаңыз, онда сіз жұмысты аяқтайсыз. Егер сіз қорапты көтерсеңіз, онда сіз тапсырманы орындадыңыз. Жұмысты орындау үшін екі шарт орындалуы керек:
- Сіз тұрақты күш қолданасыз.
- Қолданылған күштің әсерінен дене күш әсер ету бағытында қозғалады.
2 Жұмысты есептеңіз. Мұны істеу үшін күш пен қашықтықты көбейтіңіз (дененің қозғалуы). SI -де күш Ньютонмен, ал қашықтық метрмен өлшенеді. Егер сіз бұл бірліктерді қолдансаңыз, онда алынған жұмыс джоульмен өлшенеді.
- Есептерді шешу кезінде қолданылатын күштің бағытын анықтаңыз. Қорапты көтергенде күш төменнен жоғары бағытталған, бірақ егер сіз қорапты қолыңызға алып, белгілі бір қашықтыққа жаяу жүрсеңіз, онда сіз жұмыс жасамайсыз - сіз қорап құлап кетпес үшін күш қолданасыз, бірақ бұл күш қорапты қозғалтпайды.
3 Дене салмағын табыңыз. Денені жылжыту үшін қолданылуы қажет күшті есептеу үшін қажет. Мысалды қарастырыңыз: спортшының салмағы 10 кг штанганы көтеру кезінде (еденнен кеудеге дейін) жасаған жұмысын есептеңіз.
- Егер есепте стандартты емес өлшем бірліктері болса, оларды SI бірліктеріне түрлендіріңіз.
4 Күшті есептеңіз. Күш = массасы х үдеуі. Біздің мысалда біз ауырлық күшінің үдеуін ескереміз, ол 9,8 м / с -қа тең. Штанганы жоғары жылжыту үшін қолданылатын күш 10 (кг) х 9.8 (м / с) = 98 кг ∙ м / с = 98 Н.
- Егер дене көлденең жазықтықта қозғалса, ауырлық күшінің әсерінен үдеуді елемеңіз. Мүмкін, тапсырма үйкелісті жеңу үшін қажет күшті есептеуді қажет етеді. Егер есепте үдеу берілсе, оны берілген дене массасына көбейту керек.
5 Жүрген қашықтықты өлшеңіз. Біздің мысалда штанганы 1,5 м биіктікке көтереміз делік. (Егер есепте стандартты емес өлшем бірліктері берілсе, оларды SI бірліктеріне түрлендіріңіз.)
6 Күшті қашықтыққа көбейтіңіз. Салмағы 10 кг штанганы 1,5 м биіктікке көтеру үшін спортшы 98 x 1,5 = 147 Дж -ге тең жұмысты орындайды.
7 Күш бұрышқа бағытталған кездегі жұмысты есептеңіз. Алдыңғы мысал өте қарапайым болды: дененің күші мен қозғалысының бағыттары сәйкес келді. Бірақ кейбір жағдайларда күш қозғалыс бағытына бұрышпен бағытталады. Мысал қарастырайық: баланың көлденеңінен 30 градусқа арқанмен шанамен 25 м тартқан баланың жасаған жұмысын есептеңіз. Бұл жағдайда жұмыс = күш x косинус (θ) x қашықтық. The бұрышы - бұл күш бағыты мен қозғалыс бағыты арасындағы бұрыш.
8 Толық қолданылатын күшті табыңыз. Біздің мысалда бала 10 Н -ға тең күш қолданады делік.
- Егер мәселеде күш жоғары немесе оңға / солға бағытталады немесе оның бағыты дененің қозғалыс бағытына сәйкес келеді десе, онда жұмысты есептеу үшін күш пен қашықтықты көбейту жеткілікті.
9 Сәйкес күшті есептеңіз. Біздің мысалда жалпы күштің аз ғана бөлігі шананы алға тартады. Арқан жоғары бағытталғандықтан (көлденең бұрышпен), жалпы күштің тағы бір бөлігі шананы көтеруге тырысады. Сондықтан күші есептеңіз, оның бағыты қозғалыс бағытына сәйкес келеді.
- Біздің мысалда θ бұрышы (жер мен арқан арасындағы) 30º.
- cosθ = cos30º = (√3) / 2 = 0.866. Бұл мәнді калькулятор көмегімен табыңыз; калькулятордағы бұрыш бірлігін градусқа орнатыңыз.
- Толық күшті cosθ көбейтіңіз. Біздің мысалда: 10 x 0,866 = 8,66 Н - бұл күш қозғалыс бағытымен сәйкес келетін күш.
10 Жұмысты есептеу үшін сәйкес күшті қашықтыққа көбейтіңіз. Біздің мысалда: 8.66 (H) x 20 (m) = 173.2 Дж.

5 -ші әдіс 2: Берілген қуаттан энергияны (J) есептеңіз (Вт)

1 Күш пен энергия. Қуат ваттпен (Вт) өлшенеді және энергияның өзгеру, түрлену, берілу немесе шығыс жылдамдығын сипаттайды, ол джоульмен өлшенеді (J).Берілген қуаттың (Вт) энергиясын (J) есептеу үшін уақыттың ұзақтығын білу қажет.
2 Энергияны (J) есептеу үшін қуатты (Вт) уақытқа көбейту керек. 1 Вт қуаты бар құрылғы әр 1 секундта 1 Дж энергия жұмсайды. Мысалы, 60 Вт шамның 120 секунд ішінде тұтынатын энергиясын есептейік: 60 (Вт) х 120 (с) = 7200 Дж
- Бұл формула ваттпен өлшенетін кез келген қуатқа қатысты, бірақ көбінесе электр энергиясына байланысты тапсырмаларда қолданылады.

5 -ші әдіс 3: Кинетикалық энергияны есептеу (J)

1 Кинетикалық энергия - қозғалыс энергиясы. Оны джоульмен (J) көрсетуге болады.
- Кинетикалық энергия - бұл стационарлық денені белгілі бір жылдамдықпен үдету үшін жасалған жұмысқа тең. Белгілі бір жылдамдыққа жеткенде, дененің кинетикалық энергиясы жылуға (үйкелістен), гравитациялық потенциалдық энергияға (ауырлыққа қарсы қозғалыс кезінде) немесе энергияның басқа түрлеріне айналғанға дейін тұрақты болып қалады.
2 Дене салмағын табыңыз. Мысалы, велосипед пен велосипедшінің кинетикалық энергиясын есептеңіз. Велосипедшінің салмағы 50 кг, ал велосипедтің салмағы - 20 кг, яғни жалпы дене салмағы 70 кг (велосипед пен велосипедшіні бір дене ретінде қарастырыңыз, өйткені олар бір бағытта және бір жылдамдықта қозғалады).
3 Жылдамдықты есептеңіз. Егер есепте жылдамдық берілсе, келесі қадамға өтіңіз; Әйтпесе, төмендегі әдістердің бірін қолданып есептеңіз. Мұнда жылдамдық бағыты шамалы екенін ескеріңіз; Сонымен қатар, велосипедші түзу сызықпен келе жатыр делік.
- Егер велосипедші тұрақты жылдамдықпен жүрсе (үдеусіз), онда жүріп өткен қашықтықты өлшеңіз (м) және оны осы қашықтықты өту үшін алынған уақытқа бөліңіз. Бұл сізге орташа жылдамдықты береді.
- Егер велосипедші үдесе, ал үдеудің мәні мен қозғалыс бағыты өзгермеген болса, онда t уақытындағы жылдамдық мына формуламен есептеледі: үдеу x t + бастапқы жылдамдық. Уақыт секундпен өлшенеді, жылдамдық м / с, үдеу м / с.
4 Мәндерді формулаға қосыңыз. Кинетикалық энергия = (1/2) мв, мұндағы m - массасы, v - жылдамдық. Мысалы, егер велосипедшінің жылдамдығы 15 м / с болса, онда оның кинетикалық энергиясы K = (1/2) (70 кг) (15 м / с) = (1/2) (70 кг) (15 м / с) s) (15 м / с) = 7875 кг ∙ м / с = 7875 N ∙ м = 7875 Дж
- Кинетикалық энергияны есептеу формуласы жұмыс анықтамасынан (W = FΔs) және кинематикалық теңдеуден (v = v)₀ + 2aΔs, мұндағы Δс - жүріп өткен қашықтық).

5 -ші әдіс 4: Жылу мөлшерін есептеу (J)

1 Жылытылатын дененің массасын табыңыз. Ол үшін тепе -теңдікті немесе серіппелі таразыны қолданыңыз. Егер дене сұйықтық болса, алдымен оның массасын табу үшін бос ыдысты өлшеңіз (оған сұйықтық құйасыз). Сұйықтықты өлшегеннен кейін, бос ыдыстың массасын осы мәннен алып тастап, сұйықтықтың массасын табыңыз. Мысалы, салмағы 500 г суды алайық.
- Нәтижені джоульмен өлшеу үшін массаны граммен өлшеу керек.
2 Дененің меншікті жылуын табыңыз. Оны химиядан, физикадан немесе интернеттен табуға болады. Судың меншікті жылу сыйымдылығы 4,19 Дж / г құрайды.
- Меншікті жылу температура мен қысымға байланысты аздап өзгереді. Мысалы, кейбір көздерде судың меншікті жылу сыйымдылығы 4,18 Дж / г құрайды (өйткені әр түрлі көздер «эталондық температураның» әр түрлі мәндерін таңдайды).
- Температураны Келвин немесе Цельсий градусымен өлшеуге болады (өйткені екі температураның арасындағы айырмашылық бірдей болады), бірақ Фаренгейт градусында емес.
3 Бастапқы дене температурасын табыңыз. Егер дене сұйық болса, термометрді қолданыңыз.
4 Денені қыздырыңыз және оның соңғы температурасын табыңыз. Осылайша сіз денеге қызған кезде берілетін жылу мөлшерін таба аласыз.
- Егер сіз жылу энергиясына айналған жалпы энергияны тапқыңыз келсе, дене температурасын абсолютті нөлге тең деп есептеңіз (0 Кельвин немесе -273,15 Цельсий). Бұл әдетте қолданылмайды.
5 Дене температурасының өзгеруін табу үшін бастапқы температураны соңғы температурадан алып тастаңыз. Мысалы, су 15 градустан 35 градусқа дейін қызады, яғни су температурасының өзгеруі 20 градус Цельсий.
6 Дене салмағын, оның меншікті жылуын және дене температурасының өзгеруін көбейтіңіз. Формула: H = mcΔT, мұндағы ΔT - температураның өзгеруі. Біздің мысалда: 500 x 4,19 x 20 = 41,900 Дж
- Жылу кейде калориямен немесе килокалориямен өлшенеді. Калория - бұл 1 грамм судың температурасын Цельсий бойынша 1 градусқа көтеру үшін қажет жылу мөлшері; килокалория - 1 кг судың температурасын Цельсий бойынша 1 градусқа көтеру үшін қажет жылу мөлшері. Жоғарыдағы мысалда 500 грамм судың температурасын Цельсий бойынша 20 градусқа көтеру үшін 10 000 калория немесе 10 ккал қажет болады.

5 -ші әдіс 5: Электр энергиясын есептеу (J)

1 Бұл электр тізбегіндегі энергия ағынын есептеу әдісін сипаттайды. Практикалық мысал келтірілген, оның негізінде физикалық есептерді шешуге болады. Алдымен, қуатты P = I x R формуласы бойынша есептейік, мұндағы I - ток күші (A), R - кедергі (Ом). Сіз энергияны (J) есептей алатын қуатты (W) таба аласыз (екінші тарауды қараңыз).
2 Резистор алыңыз. Резистордың кедергі мәні (Ом) санмен немесе түспен белгіленген таңбамен көрсетіледі. Сондай -ақ, резистордың кедергісін омметрге немесе мультиметрге қосу арқылы анықтауға болады. Мысалы, 10 Ом резисторды алайық.
3 Резисторды ток көзіне қосыңыз. Ол үшін қолтырауын қысқыштарын немесе электр тізбегі бар тәжірибелік стендті қолданыңыз.
4 Белгілі бір уақыт ішінде тізбектен ток өткізіңіз. Мысалы, мұны 10 секундқа орындаңыз.
5 Ток күшін анықтаңыз. Ол үшін амперметрді немесе мультиметрді қолданыңыз. Мысалы, ток 100 мА = 0,1 А.
6 P = I x R формуласы бойынша қуатты (Вт) есептеңіз. Біздің мысалда: P = 0,1 х 10 = 0,01 х 10 = 0,1 Вт = 100 мВт
7 Энергияны табу үшін қуат пен уақытты көбейтіңіз (J). Біздің мысалда: 0,1 (Вт) х 10 (с) = 1 Дж.
- 1 джоуль шамалы мән болғандықтан және электр құрылғыларының қуаты ваттта, милливаттта және киловаттта көрсетілгендіктен, тұрғын үй-коммуналдық секторда энергия әдетте киловатт-сағатпен өлшенеді. Егер 1 Вт = 1 Дж / с болса, онда 1 Дж = 1 Вт ∙ с; егер 1 кВт = 1 кДж / с болса, онда 1 кДж = 1 кВт ∙ с. 1 сағ = 3600 с болғандықтан, онда 1 кВт ∙ с = 3600 кВт ∙ с = 3600 кДж = 3600000 Дж.

Кеңестер

SI -де энергия мен жұмыс эргтермен өлшенеді. 1 эрг = 1 дин (күш өлшем бірлігі) х 1 см.1 Дж = 10 000 000 эрг.

Ескертулер

Джоуль мен Ньютон есептегіш - бұл жұмыс өлшем бірліктері. Джоуль энергия мен жұмысты дене түзу бойымен қозғалғанда өлшейді. Егер дене айналса, онда өлшем бірлігі-Ньютон-метр.