Britaniyalik fizik Jeyms Eduard Joule nomi bilan atalgan joule (J) xalqaro metrik tizimning asosiy birliklaridan biridir. Joule ish, energiya va issiqlik birligi sifatida ishlatiladi va ilmiy sohalarda keng qo'llaniladi. Agar siz javobingizni joullarda olishni xohlasangiz, har doim standart ilmiy birliklardan foydalanganingizga ishonch hosil qiling. Bir funt yoki ingliz issiqlik birligi (BTU) hali ham ba'zi sohalarda qo'llaniladi, lekin sizning fizikadagi uy vazifangizda emas.
Qadam
5 -usul 1: Joullarda ishni hisoblash
Qadam 1. Fizikadagi ishni tushunish
Agar siz qutini xonadan o'tkazsangiz, siz harakat qildingiz. Agar siz qutini yuqoriga ko'tarsangiz, siz ham harakat qildingiz. "Biznes" da ikkita muhim mezon bo'lishi kerak:
- Siz barqaror uslubni ta'minlaysiz.
- Bu kuch jismlarni kuch bilan bir xil yo'nalishda harakatga keltiradi.
2 -qadam. Biznes ta'rifini tushuning
Harakatni hisoblash oson. Quvvat miqdorini va ob'ekt bosib o'tgan umumiy masofani ko'paytiring. Odatda, olimlar kuchini Nyutonda va masofani metrda ifodalaydilar. Agar siz ushbu birliklarning ikkalasidan foydalansangiz, natijada ish birligi Joules bo'ladi.
Har safar biznes haqidagi savolni o'qiganingizda, to'xtating va uslub qayerda ekanligi haqida o'ylang. Agar siz qutini ko'tarib qo'ysangiz, uni yuqoriga suring, shunda quti yuqoriga ko'tariladi. Shunday qilib, qutining yurgan masofasi - u qanchalik baland ko'tarilgan. Biroq, keyingi safar quti bilan oldinga qadam tashlasangiz, bu jarayonda hech qanday harakat qilinmaydi. Agar siz qutini yiqilmasligi uchun yuqoriga bosgan bo'lsangiz ham, u endi yuqoriga ko'tarilmaydi
3 -qadam. Ko'chirilayotgan jismning massasini toping
Jismning massasi uni harakatlantirish uchun zarur bo'lgan kuchni hisoblash uchun kerak. Bizning misolimizda, yuk 10 kg (kg) massaga ega deb faraz qilaylik.
Kilogramm yoki boshqa nostandart birliklarni ishlatishdan saqlaning, aks holda sizning oxirgi javobingiz joullarda bo'lmaydi
Qadam 4. Uslubni hisoblang
Kuch = massa x tezlanish. Bizning misolimizda, og'irlikni to'g'ridan -to'g'ri ko'tarish, biz bajaradigan tezlanish tortishish kuchi bilan bog'liq bo'lib, u oddiy sharoitda ob'ektni pastga 9,8 metr/sek tezlashtiradi.2. Yukimizni ko'tarish uchun zarur bo'lgan kuchni (10 kg) x (9,8 m/s) ko'paytirib hisoblang2) = 98 kg m/s2 = 98 nyuton (N).
Agar ob'ekt gorizontal harakatlansa, tortishish kuchi ta'sir qilmaydi. Muammo sizni ishqalanishga qarshi turish uchun zarur bo'lgan kuchni hisoblashingizni so'rashi mumkin. Agar muammo sizga ob'ektning tezlashishi haqida gapirsa, siz ma'lum tezlikni uning massasiga ko'paytira olasiz
Qadam 5. Sayohat qilingan joy almashishni o'lchang
Misol uchun, yuk 1,5 metr (m) balandlikka ko'tarildi deylik. O'zgarish metr bilan o'lchanishi kerak, aks holda sizning oxirgi javobingiz joule bo'lmaydi.
Qadam 6. Kuchni siljish bilan ko'paytiring
Balandligi 1,5 metr bo'lgan 98 ta nyuton og'irligini ko'tarish uchun siz 98 x 1,5 = 147 joule ishni bajarishingiz kerak.
Qadam 7. Ob'ektni ma'lum burchak ostida siljitish uchun bajarilgan ishni hisoblang
Bizning yuqoridagi misolimiz oddiy: kimdir ob'ektga oldinga siljiydi va ob'ekt oldinga siljiydi. Ba'zida kuch va harakatning yo'nalishi bir xil bo'lmaydi, chunki ob'ektga bir nechta kuchlar ta'sir qiladi. Keyingi misolda, biz arqonni 30º burchak ostida yuqoriga tortib, chanani tekis qordan 25 metrga tortish uchun bolaga kerak bo'lgan joule sonini hisoblaymiz. Bu muammo uchun ish = kuch x kosinus (θ) x joy almashtirish. Belgisi yunoncha teta harfidir va kuch yo'nalishi va harakat yo'nalishi orasidagi burchakni tasvirlaydi.
8 -qadam. Umumiy qo'llaniladigan kuchni toping
Faraz qilaylik, bola 10 nyuton kuch bilan ipni tortadi.
Agar muammo o'ng tomonga, yuqoriga yoki harakat yo'nalishidagi kuchga ta'sir qilsa, bu kuchlar allaqachon kuchning x kosinusi (θ) qismini tashkil qiladi va siz oldinga o'tib, qiymatlarni ko'paytirishni davom ettirishingiz mumkin.
Qadam 9. Tegishli kuchni hisoblang
Faqat bir nechta uslublar chanani oldinga tortadi. Ip yuqoriga ishora qilganda, boshqa kuch uni tortishga harakat qilib, tortish kuchiga tortadi. Harakat yo'nalishi bo'yicha qo'llaniladigan kuchni hisoblang:
- Bizning misolimizda tekis qor va arqon orasidagi burchak 30º.
- Cos (θ) ni hisoblang. cos (30º) = (p3)/2 = taxminan 0,866. Siz bu qiymatni hisoblash uchun kalkulyatordan foydalanishingiz mumkin, lekin kalkulyatoringiz burchak o'lchovingiz (gradus yoki radian) bilan bir xil birliklardan foydalanganligiga ishonch hosil qiling.
- Umumiy kuchni x cos (θ) ga ko'paytiring. Bizning misolimizda 10 N x 0,866 = 8,66 harakat yo'nalishi bo'yicha kuch.
Qadam 10. Kuch almashtirish x kuchini ko'paytiring
Endi biz harakat yo'nalishi bo'yicha oldinga siljiyotgan kuchni bilsak, ishni odatdagidek hisoblashimiz mumkin. Bizning muammomiz chana 20 metr oldinga siljishini aytadi, shuning uchun 8,66 N x 20 m = 173,2 joule ishini hisoblang.
5 -ning 2 -usuli: Vattdan Joullarni hisoblash
Qadam 1. Kuch va energiyani tushuning
Vatt - quvvat birligi yoki energiyadan foydalanish tezligi (energiya vaqtga bo'linadi). Joule - energiya birligi. Vattni Joulga aylantirish uchun vaqtni aniqlash kerak. Elektr toki qancha uzoq oqsa, shuncha ko'p energiya sarflanadi.
Qadam 2. Joullarni olish uchun Vattni soniyalarga ko'paytiring
1 Vt quvvatga ega qurilma har 1 soniyada 1 Joule energiya sarflaydi. Agar siz Vatt sonini soniyalarga ko'paytirsangiz, siz Joullarni olasiz. 60 Vt quvvatli chiroq 120 soniyada qancha energiya iste'mol qilishini bilish uchun 60 vatt x 120 soniya = 7200 joulega ko'paytirish kifoya.
Bu formulani vatt bilan ifodalangan har qanday quvvat uchun ishlatish mumkin, lekin umuman elektrda
5 -ning 3 -usuli: Joulelarda kinetik energiyani hisoblash
Qadam 1. Kinetik energiyani tushuning
Kinetik energiya - bu harakat shaklidagi energiya miqdori. Boshqa energiya birliklari singari, kinetik energiya ham joule bilan yozilishi mumkin.
Kinetik energiya statik jismni ma'lum tezlikka tezlashtirish uchun qilingan ish hajmiga teng. Ob'ekt shu tezlikka yetganidan so'ng, energiya ma'lum darajada kinetik energiyani saqlaydi, bu energiya issiqlikka (ishqalanishdan), tortishish potentsial energiyasiga (tortishish kuchiga qarshi harakatdan) yoki boshqa turdagi energiyaga aylangunga qadar
2 -qadam. Jismning massasini toping
Masalan, biz velosipedchi va velosipedchining kinetik energiyasini o'lchaymiz. Masalan, chavandozning massasi 50 kg, velosipedining massasi 20 kg, umumiy massasi 70 kg. Endi biz ikkalasini massasi 70 kg bo'lgan bitta ob'ekt deb hisoblaymiz, chunki ular bir xil tezlikda harakat qilishadi.
3 -qadam. Tezlikni hisoblang
Agar siz velosipedchining tezligini yoki tezligini bilsangiz, uni yozing va davom eting. Agar siz tezlikni hisoblashingiz kerak bo'lsa, quyidagi usullardan birini ishlating. E'tibor bering, biz tezlikni emas, tezlikni qidiramiz (bu ma'lum bir yo'nalishdagi tezlik), lekin v qisqartmasi tez -tez ishlatiladi. Velosipedchi har qanday burilishni e'tiborsiz qoldirmang va butun masofani to'g'ri chiziqda bosib o'tgan deb hisoblang.
- Agar velosipedchi doimiy tezlikda harakat qilsa (tezlashmasa), velosipedchi yurgan masofani metr bilan o'lchab, shu masofani bosib o'tish uchun zarur bo'lgan soniyalar soniga bo'ling. Bu hisob o'rtacha tezlikni beradi, bu holda u bir lahzalik tezlikka teng.
- Agar velosipedchi tezlikni tezlashtirsa va yo'nalishini o'zgartirmasa, t vaqtidagi tezligini t = (tezlanish) (t) + boshlang'ich tezlik formulasidan foydalanib hisoblang. Vaqtni o'lchash uchun sekunddan foydalaning, tezlikni o'lchash uchun metr/soniya va m/s2 tezligini o'lchash uchun.
Qadam 4. Bu raqamlarni quyidagi formulaga ulang
Kinetik energiya = (1/2) m v 2. Masalan, agar velosipedchi 15 m/s tezlikda harakat qilsa, uning kinetik energiyasi EK = (1/2) (70 kg) (15 m/s)2 = (1/2) (70 kg) (15 m/s) (15 m/s) = 7875 kgm2/s2 = 7875 nyuton metr = 7875 joule.
Kinetik energiya formulasini ish ta'rifidan, W = FΔs va kinematik tenglamadan v olish mumkin.2 = v02 + 2 soat. s pozitsiyaning yoki bosib o'tgan masofaning o'zgarishini ifodalaydi.
5 -ning 4 -usuli: Joulelarda issiqlikni hisoblash
Qadam 1. Isitilayotgan jismning massasini toping
Uni o'lchash uchun tarozi yoki bahor balansidan foydalaning. Agar narsa suyuqlik bo'lsa, avval suyuqlik bo'lgan bo'sh idishni o'lchab, uning massasini toping. Suyuqlik massasini topish uchun uni idishning massasidan ortiqcha suyuqlikni olib tashlash kerak. Bu misol uchun aytaylik, ob'ekt 500 gramm suv.
Boshqa birliklarni emas, grammni ishlating, yoki natija joule bo'lmaydi
2 -qadam. Ob'ektning o'ziga xos issiqligini toping
Bu ma'lumotni kimyo bo'yicha ma'lumotnomalarda, ham kitob shaklida, ham Internetda topish mumkin. Suv uchun o'ziga xos issiqlik har bir daraja uchun har bir gramm uchun 4,19 joul yoki 4,1855, agar sizga aniq qiymat kerak bo'lsa.
- Haqiqiy o'ziga xos issiqlik harorat va bosimga qarab bir oz farq qiladi. Turli tashkilotlar va darsliklar har xil standart haroratlardan foydalanadi, shuning uchun siz suvning 4.179 issiqligini ko'rishingiz mumkin.
- Siz Selviy o'rniga Kelvindan foydalanishingiz mumkin, chunki harorat farqi ikkala birlik uchun ham bir xil (biror narsani 3ºC ga qizdirish 3 Kelvinga teng). Farengeytdan foydalanmang, aks holda sizning natijalaringiz joullarda bo'lmaydi.
3 -qadam. Ob'ektning boshlang'ich haroratini toping
Agar ob'ekt suyuq bo'lsa, siz simob termometridan foydalanishingiz mumkin. Ba'zi narsalar uchun sizga prob termometr kerak bo'lishi mumkin.
Qadam 4. Ob'ektni qizdiring va yana haroratni o'lchang
Bu isitish vaqtida ob'ektning issiqlik olishini o'lchaydi.
Agar siz issiqlik sifatida saqlanadigan energiyaning umumiy miqdorini o'lchashni istasangiz, siz boshlang'ich haroratni mutlaq nolga teng deb hisoblashingiz mumkin: 0 Kelvin yoki -273.15ºC. Bu juda foydali emas
Qadam 5. Isitish haroratidan dastlabki haroratni chiqarib oling
Bu pasayish natijasida ob'ektning harorati o'zgaradi. Suv ilgari 15 daraja Selsiy va 35 darajagacha qizdirilgan deb hisoblasak, harorat 20 darajagacha o'zgaradi.
6 -qadam. Jismning massasini o'ziga xos issiqligi va harorat o'zgarishi kattaligiga ko'paytiring
Formula Q = mc T yoziladi, bu erda T - haroratning o'zgarishi. Bu misol uchun 500 g x 4, 19 x 20 yoki 41 900 joule bo'ladi.
Issiqlik ko'pincha kaloriya yoki kilokaloriyali metrik tizimda yoziladi. Kaloriya - bu 1 gramm suv haroratini 1 darajaga ko'tarish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori, kilokaloriya - 1 kilogramm suv haroratini 1 darajaga ko'tarish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori. Yuqoridagi misolda 500 gramm suvning haroratini 20 darajaga ko'tarish 10 000 kaloriya yoki 10 kilokaloriyani tashkil qiladi
5 -usul 5: Joullarni elektr energiyasi sifatida hisoblash
Qadam 1. Elektr zanjiridagi energiya oqimini hisoblash uchun quyidagi amallardan foydalaning
Quyidagi qadamlar amaliy misollar sifatida keltirilgan, lekin siz yozma fizika muammolarini tushunish uchun ham bu usuldan foydalanishingiz mumkin. Birinchidan, biz P = I formulasidan foydalanib, P kuchini hisoblaymiz2 x R, bu erda I - amperdagi oqim, R - ohmdagi qarshilik. Bu birliklar vatt quvvatini ishlab chiqaradi, shuning uchun bu erdan biz joule energiyasini hisoblash uchun oldingi bosqichdagi formuladan foydalanishimiz mumkin.
Qadam 2. Rezistorni tanlang
Rezistorlar ohm bilan o'lchanadi, o'lchamlari to'g'ridan -to'g'ri yozilgan yoki rangli chiziqlar to'plami bilan ifodalanadi. Bundan tashqari, qarshilik qarshiligini ohmmetr yoki multimetr bilan ulash orqali sinab ko'rishingiz mumkin. Ushbu misol uchun biz qarshilik 10 ohm deb hisoblaymiz.
Qadam 3. Rezistorni oqim manbaiga ulang
Siz simlarni Fahnestock yoki alligator qisqichi bilan rezistorga ulashingiz yoki rezistorni sinov kartasiga ulashingiz mumkin.
Qadam 4. Muayyan vaqt oralig'ida oqim orqali oqim
Bu misol uchun biz 10 soniya oralig'idan foydalanamiz.
Qadam 5. Hozirgi quvvatni o'lchang
Buni ampermetr yoki multimetr yordamida bajaring. Ko'pchilik uy oqimlari milliamperda yoki minglab amperda o'lchanadi, shuning uchun biz oqim 100 milliamper yoki 0,1 amper deb hisoblaymiz.
Qadam 6. P = I formulasidan foydalaning2 x R.
Quvvatni topish uchun oqimning kvadratini qarshilikka ko'paytiring. Bu vattda quvvat ishlab chiqarishga olib keladi. 0,1 kvadratchasi 0,01 natija beradi, 10 ga ko'paytirilsa 0,1 vatt yoki 100 millivatt quvvat beradi.
Qadam 7. Quvvatni o'tgan vaqtga ko'paytiring
Bu ko'payish jouleda energiya chiqishini beradi. 0,1 vatt x 10 soniya 1 joule elektr energiyasiga teng.
