Мазмун

• Басуу
• 4-ыкманын 1-ыкмасы: Жумуштарды эсептөө
• 4-ыкманын 2-ыкмасы: Джоулдагы кинетикалык энергияны эсептөө
• 4-ыкманын 3-ыкмасы: Джоульду электр энергиясы катары эсептөө
• 4-ыкманын 4-ыкмасы: Джоулдагы жылуулукту эсептөө
• Сунуштар
• Эскертүүлөр
• Зарылчылыктар

Англис физиги Джеймс Эдвард Джоулдун ысымы менен аталган джоуль (J) - Эл аралык Метрикалык Системанын эң маанилүү бөлүмдөрүнүн бири. joule иши, энергетика жана жылуулук бирдиги катары пайдаланылат жана көп илим колдонулуп келет. Эгерде сиз жоопуңуздун жоул болушун кааласаңыз, анда ар дайым стандарттуу илимий бөлүмдөрдү колдонуңуз.

Басуу

4-ыкманын 1-ыкмасы: Жумуштарды эсептөө

1. Эмгек аныктамасы. Жумуш деп нерсени белгилүү аралыкка жылдыруу үчүн ага тийгизилген туруктуу күч катары аныкталат. Эгерде бирден ашык күч колдонулбаса, анда төмөнкүдөй эсептөөгө болот күч X аралыкЖана Гардиан (а "Newton метрге" барабар) бөлүмдөрүндө жазылган болот. Биринчи мисалыбызда, салмакты төштөн бийиктикке көтөрүүнү каалаган адамды алып, ал адамдын канча эмгек кылгандыгын эсептейбиз.
   • Күч кыймылдын багытына жумшалышы керек. Бир нерсени кармаганда жана алдыга баратканда, объектте эч кандай жумуш жасалбайт, анткени сиз объектини анын кыймылынын багытына түртүп жаткан жоксуз.
2. Кыймылдап жаткан нерсенин массасын аныктаңыз. Нерсенин массасы аны жылдыруу үчүн керектүү күчтү эсептөө үчүн керек. Биздин мисалда салмактын салмагы 10 кг деп айтсак болот.
   • мина же башка бирдиктери стандарттуу эмес, же биротоло жооп Гардиан калбай турганын колдонууга болбойт.
3. Күчтү эсептөө. Күч = массалык х ылдамдануу. Биздин мисалда салмакты өйдө көтөрүү, биз ылдамдатуу күчү менен тартылуу күчүнө барабар, төмөн карай 9,8 м / с. (10 кг) x (9,8 м / с) = 98 кг м / с = 98 Ньютон (N) колдонуп, салмакты көтөрүү үчүн керектүү күчтү эсептеңиз.
   • Эгерде объект горизонталдык түрдө жылдырылса, анда тартылуу күчү эч кандай мааниге ээ эмес. Анын ордуна, көйгөй сүрүлүү каршылыгын жеңүү үчүн талап кылынган күчтү эсептеп чыгууга түртүшү мүмкүн. Эгерде объект түртүлгөндө анын ылдамдашы кандай болсо, анда берилген ылдамданууну массага көбөйтсө болот.
4. Объект жылдырылып жаткан аралыкты өлчөө. Бул мисалда салмагы 1,5 метр (м) көтөрүлдү деп ойлойбуз. Аралык метрлер менен өлчөнүшү керек, антпесе акыркы жоопту Жоулда жазууга болбойт.
5. Күчтү аралыкка көбөйтүңүз. 98 Ньютон салмакты 1,5 метрге көтөрүү үчүн, 98 x 1.5 = 147 Джоул жумушун аткарууга туура келет.
6. Бурч менен кыймылдаган нерселер үчүн эмгекти эсептөө. Жогорудагы мисалыбыз жөнөкөй эле: кимдир бирөө объектини өйдө көтөргөн күчтү колдонуп, объект көтөрүлүп кетти. Кээде күчтүн багыты менен нерсенин кыймылы такыр окшошпойт, анткени объектке бир нече күч таасир этет. Төмөнкү мисалда, чананы горизонталга 30º бурч менен чанага бекитилген арканды тартып, карды 25 метрге сүйрөп өтүү үчүн канча Жоул керек экендигин эсептейбиз. Төмөнкүлөр аткарылат: иш = күч x cos (θ) x аралык. "Белги" грекче "тета" тамгасы жана күч менен кыймылдын багыты ортосундагы бурчун билдирет.
7. Жалпы колдонулган күчтү аныктаңыз. Бул маселеде биз кимдир бирөө арканды 10 Ньютон күчү менен тартып жатат деп айтабыз.
   • Эгер буга чейин "оң жакка", "өйдө" же "кыймыл багытында" күч берилген болсо, анда "x xos (") "күчү эсептелгендей болуп саналат жана сиз маанилерди көбөйтүүгө өтсөңүз болот.
8. Тиешелүү күчтү эсептөө. Күчтүн бир бөлүгү гана арабаны алдыга сүйрөйт. Аркан бир бурчта тургандыктан, калган күч тартылуу күчүнө каршы туруп, арабаны өйдө көтөрүүгө аракет кылат. Күчтү кыймыл багытындагы эсептөө:
   • Биздин мисалда жер менен аркан ортосундагы θ бурчу 30º.
   • Cos (θ) эсептөө. cos (30º) = (-3) / 2 = болжол менен 0,866. Бул маанини табуу үчүн калькуляторду колдонсоңуз болот, бирок эсептегич бурч (градус же радиан) менен көрсөтүлгөн туура бирдикти колдонгонун текшерип алыңыз.
   • Жалпы күч x cos (θ) көбөйтүлөт. Биздин мисалда, кыймыл багытында 10N x 0.866 = 8.66 N.
9. X аралыкты күч менен көбөйтүңүз. Эми кыймылдын багытына канчалык күч колдонулуп жаткандыгын билип, жумушту кадимкидей эсептей алабыз. Биздин көйгөйүбүз арабанын 20 метр алдыга сүйрөлгөндүгүн билдирет, ошондуктан биз 8,66 N x 20 m = 173,2 джоул эсептейбиз.

4-ыкманын 2-ыкмасы: Джоулдагы кинетикалык энергияны эсептөө

1. Кинетикалык энергияны түшүнүңүз. Кинетикалык энергия - бул кыймыл түрүндөгү энергия көлөмү. Энергиянын кандай гана түрү болбосун, аны Жоулда да чагылдырса болот.
   • Кинетикалык энергия стационардык объектини белгилүү бир ылдамдыкка чейин тездетүү үчүн жасалган жумуштун көлөмүнө барабар. Ошол ылдамдыкка жеткенден кийин, объект ошол энергияны жылуулукка (сүрүлүү жолу менен), гравитациялык энергияга (тартылуу күчүнө каршы) же башка энергия түрүнө айланганга чейин кинетикалык энергияны сактап калат.
2. Заттын массасын аныктаңыз. Мисалы, биз велосипед менен велосипедчендин кинетикалык энергиясын өлчөй алабыз. Велосипедчендин массасы 50 кг, велосипеддин салмагы 20 кг дейли. Бул жалпы массаны кошот м 70 кг. Эми биз аларды 70 кг салмактагы 1 объект катары карай алабыз, анткени алар бирдей ылдамдыкта чогуу кыймылдашат.
3. Ылдамдыгын эсептөө. Эгер сиз велосипедчендин ылдамдыгын же вектордук ылдамдыгын билсеңиз, анда жазып алып, андан ары улантыңыз. Эгер сиз дагы эле муну эсептешиңиз керек болсо, төмөндөгү ыкмалардын бирин колдонуңуз. Бул вектордук ылдамдыкка эмес, ылдамдыкка тиешелүү (бул белгилүү бир багытта ылдамдык), тамга көп болсо дагы v ылдамдык үчүн колдонулат. Велосипедчендин бурулушуна көңүл бурбай, бардык аралык түз сызыкта тургандай түр көрсөтүңүз.
   • боксчу дайыма ылдамдык (жок ылдамдануу) кыймылдаган болсо, секунд саны боюнча боксчу кыдырып, бөлүнүүнү аралыкты өлчөө ошол аралыкты басып алды. Бул орточо ылдамдыкты эсептейт, ал ушул сценарийде каалаган учурдагы ылдамдык менен бирдей болот.
   • Эгерде велосипедчен туруктуу ылдамдаса жана багытын өзгөртпөсө, анда анын ылдамдыгын ошол учурда эсептеп чыгыңыз т формула менен ’ылдамдык (убакыт t) = (ылдамдануу) (т) + баштапкы ылдамдык. Убакыт секундалар менен, ылдамдыктар секундуна жана ылдамдануу м / сек.
4. Төмөнкү формулага төмөнкү сандарды киргизиңиз. Кинетикалык энергия = (1/2)м "v. Мисалы, велосипедчен 15 м / сек ылдамдыкта кыймылдаса, анын кинетикалык энергиясы K = (1/2) (70 кг) (15 м / с) = (1/2) (70 кг) ( 15 м / с) (15 м / с) = 7875 кгм / с = 7875 Ньютон метр = 7875 джоуль.
   • Кинетикалык энергиянын формуласын жумуштун аныктамасынан, W = FΔs жана v = v теңдемесинен алууга болот.₀ + 2aΔs. S "жылышууну", же ошондой эле басып өткөн аралыкты билдирет.

4-ыкманын 3-ыкмасы: Джоульду электр энергиясы катары эсептөө

1. X убакытты пайдаланып, энергияны эсептөө. Кубат убакыт бирдигине сарпталган энергия катары аныкталат, андыктан биз керектелген энергияны убакыт бирдигинин кубаттуулугу менен эсептей алабыз. Бул кубаттуулукту ватт менен өлчөөдө пайдалуу, анткени 1 ватт = 1 Джоуль / секунда. 120 секунданын ичинде канча энергия 60W ысытуу кызытма пайдалануу билиш үчүн, көбөйүп, төмөнкү: (60 Уоттс) X (120 секунд) 7200 Гардиан =.
   • Бул формуланы ватт менен өлчөнгөн ар кандай кубаттуулук үчүн колдонсо болот, бирок электр энергиясы баарынан ачык.
2. Электр чынжырындагы энергия агымын эсептөө үчүн төмөнкү кадамдарды жасаңыз. Төмөндөгү кадамдар практикалык мисал катары келтирилген, бирок физиканын теориялык маселелерин түшүнүү үчүн ушул ыкманы колдонсоңуз болот. Алгач, P күчүн P = I x R формуласынын жардамы менен эсептейбиз, мында I - ампердеги ток, R - Омдогу каршылык. Бул бирдиктер бизге ваттдагы кубаттуулукту берет, андыктан ушул учурдан баштап Джоулдагы энергияны эсептөө үчүн мурунку кадамда колдонулган формуланы колдонсок болот.
3. Каршылык тандаңыз. Резисторлор Омдо көрсөтүлөт, алардын мааниси түздөн-түз резистордо көрсөтүлөт же бир катар түстүү шакектер менен көрсөтүлөт. Ошондой эле омметр же мультиметр менен каршылыкты текшере аласыз. Бул мисалда биз колдонуп жаткан каршылык 10 Ом деп ойлойбуз.
4. Резисторду энергия булагына (батареяга) туташтырыңыз. Бул үчүн кыскычтарды колдонуңуз же резисторду сыноо схемасына коюңуз.
5. Ал аркылуу белгилүү бир убакытка ток өтсүн. Бул мисалда биз убакыт бирдиги катары 10 секундду алабыз.
6. Токтун күчүн өлчөө. Сиз муну чыгым өлчөгүч же мультиметр менен жасайсыз. Көпчүлүк үй-бүлөлүк ток миллиамптарда, ошондуктан биз токту 100 миллиамп же 0,1 ампер деп эсептейбиз.
7. P = I x R формуласын колдонуңуз. Эми кубаттуулукту табуу үчүн, токтун квадраттык кубатын каршылыкка көбөйтөсүз. Бул сизге бул схеманын кубаттуулугун Ватт менен берет. 0,1 квадраты 0,01 берет. Муну 10го көбөйтсөңүз, 0,1 ватт же 100 милливатт кубаттуулуктагы кубаттуулукту аласыз.
8. Өткөн убакытка кубаттуулукту көбөйтүңүз. Бул джоулдагы энергияны камсыз кылат. 0,1 ватт x 10 секунда 1 джоуль электр энергиясына барабар.
   • Джоуль кичинекей бирдик болгондуктан, приборлордун энергияны керектөөсү көбүнчө ватт, милливатт жана киловатт менен көрсөтүлгөндүктөн, шайман керектеген кВт саат (киловатт саат) санын эсептөө ыңгайлуу. 1 ватт секундасына 1 джоульга барабар, же 1 джоуль 1 ватт секундага барабар; бир киловатт секундасына 1 килоджоульга жана бир килоджоул 1 киловатт секундасына барабар. Бир саатта 3600 секунд бар, демек, 1 киловатт-саат 3600 киловатт-секундага, 3600 килоджоульга же 3 600 000 джоульга барабар.

4-ыкманын 4-ыкмасы: Джоулдагы жылуулукту эсептөө

1. Жылуулук кошулган нерсенин массасын аныктаңыз. Бул үчүн балансты же таразаны колдонуңуз. Эгерде нерсе суюктук болсо, анда алгач суюктук куюлган бош идишти таразага салыңыз. Суюктуктун массасын табуу үчүн аны идиштин жана суюктуктун массасынан чогуу алып салуу керек болот. Бул мисалда объект 500 грамм суу деп болжолдойбуз.
   • Башка бирдикти эмес, граммды колдонуңуз, антпесе жыйынтык Жоулда берилбейт.
2. Заттын салыштырма жылуулугун аныктаңыз. Бул маалыматты binas химия боюнча маалымдамалардан таба аласыз, бирок аны Интернеттен таба аласыз. Бул суунун жылуулугу c ар бир Цельсий даражасы үчүн граммына 4,19 джоульга барабар - же өтө так болгуңуз келсе, 4,1855.
   • Өзгөчө жылуулук температурага жана басымга жараша бир аз өзгөрүп турат. Ар кандай уюмдарда жана окуу китептеринде ар кандай "стандарттуу температуралар" колдонулат, ошондуктан суунун жылуулугу үчүн 4179 баллга чейин табууга болот.
   • Ошондой эле, 1-даражадагы эки тамак үчүн бирдей болуп саналат, анткени, градустан ордуна Kelvin пайдалануу (3ºC менен бир нерсе жылытуу 3 Kelvin менен эле) болот. Фаренгейтти колдонбоңуз, антпесе Жоулда жыйынтык чыкпайт.
3. Объекттин учурдагы температурасын аныктаңыз. Эгерде объект суюктук болсо, кадимки (сымап) термометрди колдонсо болот. Башка нерселер үчүн сизге зонду бар термометр керек болушу мүмкүн.
4. Затты ысытып, кайрадан температураны өлчөө. Бул нерсе жылытуу учурунда объектке кошулган жылуулуктун көлөмүн өлчөөгө мүмкүндүк берет.
   • Сиз жылуулук түрүндө сакталган энергияны жалпы суммасын билип алгысы келсе, анда баштапкы температурасы абсолюттук нөл болгон деп айта алабыз: 0 Kelvin же алынган -273,15˚.
5. Жылытуудан кийинки температурадан баштапкы температураны алып салыңыз. Бул нерсенин температурасынын өзгөрүшүн натыйжага алып келет. суу 35 градус, ал жылытуу кийин башында 15 градус менен болгон градус деп болжонот, температуранын өзгөрүү Ошондуктан 20 градус.
6. Объекттин массасын белгилүү жылуулукка жана температуранын өзгөрүшүнө көбөйт. Сиз бул формуланы H = деп жазасызmcΔТ., бул жерде ΔT "температуранын өзгөрүшүн" билдирет. Бул мисалда, бул 500g x 4.19 x 20 = 41.900 Джоул болуп калат.
   • Жылуулук жалпысынан калория же килокалория менен көрсөтүлөт. Калория деп 1 грамм суунун температурасын 1 градус Цельсияга көтөрүшү үчүн керектелүүчү жылуулуктун өлчөмү аныкталат, ал эми килокалория (же Калория) - 1 килограмм суунун температурасын 1 градус Цельсияга көтөрүү үчүн керектелүүчү жылуулуктун көлөмү. ... Жогорудагы мисалда, 500 грамм суунун температурасын 20 градуска көтөрүү үчүн 10 000 калория же 10 килокалория керек.

Сунуштар

• Джоулга байланыштуу жумуштун жана энергиянын дагы бир бирдиги - эрг деп аталат; 1 erg 1 dyne күчүнө 1 см аралыкка барабар. Бир джоуль 1000000 эргге барабар.

Эскертүүлөр

• "Джоуль" жана "Ньютон өлчөгүч" деген сөздөр бир эле бирдикке тиешелүү болсо дагы, иш жүзүндө "джоуль" ар кандай энергия түрүн көрсөтүү үчүн жана жогорудагы тепкичтерге чыгуу мисалындагыдай, түз сызык менен аткарылган жумуштар үчүн колдонулат. Моментти эсептөө үчүн (айлануучу нерсеге күч), биз "Ньютон өлчөгүч" терминин жактырабыз.

Зарылчылыктар

Жумушту же кинетикалык энергияны эсептөө:

• Секундомер же таймер
• Тараза же тең салмактуулук
• Косинус функциясы бар калькулятор (иштөө үчүн гана эмес, ар дайым зарыл)

Электр энергиясын эсептөө:

• Каршылык көрсөтүү
• Зымдар же сыноочу такта
• Мультиметр (же омметр жана учурдагы өлчөгүч)
• Fahnestock же аллигатор клиптери

Жылуулук:

• Жылытылуучу объект
• Жылуулук булагы (мисалы, Бунсен күйгүзгүчү)
• Термометр (суюктук термометр же зонду бар термометр)
• Химия / химия маалымдамасы (ысытылып жаткан объектинин белгилүү жылуулугун табуу үчүн)