MəZmun

• Addımlamaq
• Metod 4-dən 1-si: Couldakı işlərin hesablanması
• Metod 4-dən 2-si: Couldakı kinetik enerjinin hesablanması
• Metod 3-dən 3: Coule-nin elektrik enerjisi kimi hesablanması
• Metod 4-dən 4: Coule ilə istilik hesablanması
• Göstərişlər
• Xəbərdarlıqlar
• Ehtiyaclar

İngilis fiziki James Edward Joule-ın adını daşıyan joule (J), Beynəlxalq Metrik Sisteminin ən vacib vahidlərindən biridir. Coule iş, enerji və istilik vahidi kimi istifadə olunur və elmdə geniş istifadə olunur. Cavabınızın joule olmasını istəyirsinizsə, həmişə standart elmi vahidlərdən istifadə edin.

Addımlamaq

Metod 4-dən 1-si: Couldakı işlərin hesablanması

1. Əməyin tərifi. İş bir obyektə müəyyən bir məsafədə hərəkət etmək üçün tətbiq olunan sabit bir qüvvə olaraq təyin edilir. Birdən çox qüvvə tətbiq olunmazsa, belə hesablana bilər güc X məsafə, və joules vahidləri ilə yazıla bilər ("Newton metr" ə bərabərdir). İlk nümunəmizdə döşəmədən sinə hündürlüyünə ağırlıq əlavə etmək istəyən bir insanı götürürük və o insanın nə qədər iş gördüyünü hesablayırıq.
   • Güc hərəkət istiqamətində tətbiq olunmalıdır. Bir cisim tutarkən və irəli gedərkən, cisim üzərində heç bir iş görülmür, çünki sən cismi hərəkət etdiyi istiqamətə itələməmisən.
2. Daşınan obyektin kütləsini təyin edin. Bir obyektin kütləsi onu hərəkət etdirmək üçün lazım olan gücü hesablamaq üçün lazımdır. Bizim nümunəmizdə çəkinin 10 kq kütləsi olduğunu bildiririk.
   • Standart olmayan lirə və ya digər vahidlərdən istifadə etməyin, yoxsa son cavab joules olmayacaq.
3. Gücü hesablayın. Güc = kütlə x sürətlənmə. Nümunəmizdə bir ağırlığı birbaşa yuxarı qaldırmaq, aşmağa çalışdığımız sürətlənmə ağırlığı 9,8 m / s aşağıya bərabərdir. (10 kq) x (9,8 m / s) = 98 kq m / s = 98 Nyuton (N) istifadə edərək ağırlığı qaldırmaq üçün lazım olan gücü hesablayın.
   • Əgər obyekt üfüqi şəkildə hərəkət edirsə, cazibə qüvvəsi əhəmiyyətsizdir. Bunun əvəzinə problem, sürtünmə müqavimətini aşmaq üçün lazım olan gücü hesablamağınızı istəyə bilər. Cisim itələdikdə sürətlənmənin nə olduğu verilmişdirsə, verilmiş sürətlənməni kütlə ilə çoxaltmaq olar.
4. Obyektin köçürüldüyü məsafəni ölçün. Bu nümunədə ağırlığın 1,5 metr (m) qaldırıldığını düşünürük. Məsafə metrlərlə ölçülməlidir, əks halda son cavab Joules-a yazıla bilməz.
5. Gücü məsafəyə vurun. 98 Newton çəkisini 1,5 metr qaldırmaq üçün 98 x 1,5 = 147 Joules iş görməli olacaqsınız.
6. Bucaq altında hərəkət edən cisimlər üçün əməyi hesablayın. Yuxarıdakı nümunəmiz sadə idi: kimsə obyektə yuxarı bir qüvvə tətbiq etdi və obyekt qalxdı. Bəzən gücün istiqaməti və cismin hərəkəti tamamilə eyni deyil, çünki cisim üzərində çoxlu qüvvə hərəkət edir. Növbəti misalda, bir xizəyi üfüqi tərəfə 30º bucaq altında taxaraq kəndiri çəkərək qarın arasından 25 metr sürüşdürməyin nə qədər Joul olduğunu hesablayacağıq. Aşağıdakılar yerinə yetirilir: iş = qüvvə x cos (θ) x məsafə. "Rəmz" Yunanca "teta" hərfidir və güc istiqaməti ilə hərəkət istiqaməti arasındakı bucağı təmsil edir.
7. Tətbiq olunan ümumi qüvvəni təyin edin. Bu problemdə kiminsə ipi 10 Nyuton gücündə çəkdiyini söyləyirik.
   • Əgər "sağa", "yuxarıya" və ya "hərəkət istiqamətində" bir qüvvə verilmişsə, "güc x cos (") "hesablandığı kimidir və dəyərləri çoxaltmağa davam edə bilərsiniz.
8. Müvafiq gücü hesablayın. Gücün yalnız bir hissəsi arabanı irəli çəkir. İp bir bucaq altında olduğundan, qalan qüvvə cazibə qüvvəsinə qarşı olaraq arabanı yuxarı qaldırmağa çalışır. Gücü hərəkət istiqamətində hesablayın:
   • Bizim nümunəmizdə yerlə ip arasındakı the bucağı 30º-dir.
   • Cos (θ) hesablayın. cos (30º) = (√3) / 2 = təxminən 0.866. Bu dəyəri tapmaq üçün bir kalkulyatordan istifadə edə bilərsiniz, ancaq kalkulyatorunuzun açı (bucaq və ya radian) ilə göstərildiyi kimi düzgün vahiddən istifadə etdiyinə əmin olun.
   • Ümumi qüvvəni x cos (θ) ilə vurun. Bizim nümunəmizdə hərəkət istiqamətində 10N x 0.866 = 8.66 N.
9. X məsafəni gücləndirin. İndi hərəkət istiqamətində nə qədər qüvvə tətbiq olunduğunu bildiyimiz üçün işi həmişəki kimi hesablaya bilərik. Problemimiz, vaqonun 20 metr irəlilədiyini söylədiyindən 8.66 N x 20 m = 173.2 iş yerini hesabladıq.

Metod 4-dən 2-si: Couldakı kinetik enerjinin hesablanması

1. Bəzi kinetik enerjini anlayın. Kinetik enerji, hərəkət şəklində olan enerjidir. Hər hansı bir enerjidə olduğu kimi, bunu Joules-da da ifadə etmək olar.
   • Kinetik enerji, hərəkətsiz bir obyektin müəyyən bir sürətə qədər sürətləndirilməsi üçün görülən işlərin miqdarına bərabərdir. Bu sürətə çatdıqdan sonra cisim bu enerjini istiliyə (sürtünmə ilə), cazibə enerjisinə (cazibə qüvvəsinə qarşı çıxaraq) və ya digər enerjiyə çevrilənə qədər kinetik enerjini saxlayır.
2. Cismin kütləsini təyin edin. Məsələn, velosiped və velosipedçinin kinetik enerjisini ölçə bilərik. Tutaq ki, velosipedçinin 50 kq, velosipedin 20 kq kütləsi var. Bu, ümumi kütləyə qədər artır m 70 kq. İndi onları birlikdə 70 kq-lıq 1 obyekt kimi müalicə edə bilərik, çünki eyni sürətlə birlikdə hərəkət edirlər.
3. Sürəti hesablayın. Velosiped sürücüsünün sürətini və ya vektor sürətini artıq bilirsinizsə, onu yazın və davam edin. Hələ bunu hesablamağa ehtiyacınız varsa, aşağıdakı metodlardan birini istifadə edin. Bu, məktubun tez-tez olmasına baxmayaraq vektor sürətinə deyil (müəyyən bir istiqamətdəki sürətdir) sürətə aiddir v sürət üçün istifadə olunur. Velosiped sürücüsünün etdiyi döngələrə əhəmiyyət verməyin və bütün məsafənin düz bir xəttdə olduğunu göstərin.
   • Velosipedçi sabit bir sürətlə hərəkət edirsə (sürətlənmədən), velosipedçinin keçdiyi məsafəni ölçün və bu məsafəni qət etmək üçün keçən saniyə sayına bölün. Bu, bu ssenaridə istənilən andakı sürətlə eyni olan orta sürəti hesablayır.
   • Velosipedçi sabit sürətlə hərəkət edirsə və istiqaməti dəyişmirsə, sürətini o vaxt hesablayın t düsturla ’sürət (vaxt t) = (sürətlənmə) (t) + ilkin sürət. Vaxt saniyələrlə, sürət metr / saniyə və sürətlənmə m / s-dir.
4. Aşağıdakı düsturda aşağıdakı nömrələri daxil edin. Kinetik enerji = (1/2)m "v. Məsələn, velosipedçi 15 m / s sürətlə hərəkət edirsə, kinetik enerjisi K = (1/2) (70 kq) (15 m / s) = (1/2) (70 kq) ( 15 m / s) (15 m / s) = 7875 kqm / s = 7875 nyuton metr = 7875 cul.
   • Kinetik enerjinin düsturu iş tərifindən, W = FΔs və v = v tənliyindən əldə edilə bilər.₀ + 2aΔs. "S "yerdəyişmə" ya da qət olunan məsafəyə aiddir.

Metod 3-dən 3: Coule-nin elektrik enerjisi kimi hesablanması

1. Gücü x vaxtından istifadə edərək enerjini hesablayın. Güc, vaxt vahidi üçün sərf olunan enerji olaraq təyin olunur, buna görə istehlak edilmiş enerjini vaxt vahidinin güc dəfə ilə hesablaya bilərik. Bu, watt gücünü ölçərkən faydalıdır, çünki 1 watt = 1 Joule / saniyə. 60W közərmə lampasının 120 saniyədə nə qədər enerji sərf etdiyini öyrənmək üçün aşağıdakıları vurun: (60 vat) x (120 saniyə) = 7200 cul.
   • Bu düstur vattla ölçülən hər cür güc üçün istifadə edilə bilər, ancaq elektrik ən açıqdır.
2. Elektrik dövrəsindəki enerji axını hesablamaq üçün aşağıdakı adımları istifadə edin. Aşağıdakı addımlar praktik bir nümunə olaraq göstərilmişdir, lakin nəzəri fizika problemlərini anlamaq üçün bu metodu da istifadə edə bilərsiniz. Əvvəlcə P gücünü P = I x R düsturundan istifadə edərək hesablayırıq, burada I amperdə cərəyan, R isə ohmdakı müqavimətdir. Bu vahidlər bizə vat gücünü verir, bu səbəbdən enerjini jou ilə hesablamaq üçün əvvəlki addımda istifadə olunan düsturu tətbiq edə bilərik.
3. Bir müqavimət seçin. Rezistorlar birbaşa müqavimətdə göstərilən və ya bir sıra rəngli üzüklərlə göstərilən ohm ilə göstərilmişdir. Bir ohmmetr və ya multimetr ilə bir müqaviməti də test edə bilərsiniz. Bu nümunədə istifadə etdiyimiz müqavimətin 10 ohm olduğunu düşünürük.
4. Rezistoru bir enerji mənbəyinə (batareyaya) qoşun. Bunun üçün sıxaclardan istifadə edin və ya rezistoru bir test dövrəsinə yerləşdirin.
5. Müəyyən bir müddət ərzində bir cərəyan keçsin. Bu nümunədə zaman vahidi olaraq 10 saniyə çəkirik.
6. Cari gücünü ölçün. Bunu bir axın ölçən və ya multimetrlə edirsiniz. Ev təsərrüfatlarının əksəriyyəti milliamperdədir, buna görə cərəyanın 100 milliamp və ya 0,1 amper olduğunu düşünürük.
7. P = I x R düsturundan istifadə edin. İndi gücü tapmaq üçün cərəyanın kvadrat gücünü müqavimətə vurursunuz. Bu, bu dövrənin vatt gücünü verir. 0,1-in kvadratı 0,01 verir. Bunu 10-a vurun və 0,1 vat və ya 100 milliwatt gücündə bir güc əldə edəcəksiniz.
8. Gücü keçən vaxta vurun. Bu, joulesdəki enerjini təmin edir. 0,1 vatt x 10 saniyə, 1 joule elektrik enerjisinə bərabərdir.
   • Joule kiçik bir vahid olduğundan və cihazların enerji istehlakı ümumiyyətlə vat, milliwat və kilovat olaraq göstərildiyi üçün bir cihazın istehlak etdiyi kWh (kilovat saat) sayını hesablamaq çox vaxt daha rahatdır. 1 watt saniyədə 1 coule bərabərdir və ya 1 coule 1 watt saniyəyə bərabərdir; bir kilovat saniyədə 1 kilojoule bərabərdir və bir kilojul saniyədə 1 kilovatdır. Bir saatda 3.600 saniyə var, bu səbəbdən 1 kilovat-saat 3.600 kilovat-saniyə, 3.600 kilojoul və ya 3.600.000 coule bərabərdir.

Metod 4-dən 4: Coule ilə istilik hesablanması

1. İstiliyin əlavə olunduğu cismin kütləsini təyin edin. Bunun üçün bir balans və ya tərəzi istifadə edin. Əgər cisim maye varsa, əvvəlcə mayenin içəri girəcəyi boş qabı çəkin. Mayenin kütləsini tapmaq üçün bunu qabın və mayenin kütləsindən çıxartmalısınız. Bu nümunədə obyektin 500 qram su olduğunu düşünürük.
   • Başqa bir vahid deyil, qram istifadə edin, əks halda nəticə Joules-da verilməyəcəkdir.
2. Cisimin xüsusi istiliyini təyin edin. Bu məlumatlar binas kimya istinad kitablarında tapıla bilər, ancaq onlayn olaraq da tapa bilərsiniz. Bu su üçün xüsusi istilikdir c hər dərəcə Selsi üçün qram başına 4.19 cul - və ya çox dəqiq olmaq istəyirsinizsə 4.1855 bərabərdir.
   • Xüsusi istilik temperatur və təzyiqdən asılı olaraq bir qədər dəyişir. Fərqli təşkilatlar və dərsliklər fərqli "standart temperaturlardan" istifadə edir, buna görə də suyun xüsusi istiliyi üçün 4.179 qədər tapa bilərsiniz.
   • Selsi əvəzinə Kelvin də istifadə edə bilərsiniz, çünki hər iki yemək üçün 1 dərəcə eynidir (3 somethingC ilə bir şey istiləşdirmək 3 Kelvinlə eyni olur). Fahrenheit istifadə etməyin, yoxsa nəticə Joules-da verilməyəcəkdir.
3. Cisimin cari temperaturunu təyin edin. Əgər obyekt bir mayedirsə, adi (civə) bir termometrdən istifadə edə bilərsiniz. Digər obyektlər üçün bir proba sahib bir termometrə ehtiyacınız ola bilər.
4. Cismi qızdırın və temperaturu yenidən ölçün. Bu, istilik zamanı bir cismə əlavə edilmiş istilik miqdarını ölçməyə imkan verir.
   • İstilik şəklində yığılmış enerjinin ümumi miqdarını bilmək istəyirsinizsə, ilkin temperaturun mütləq sıfır olduğunu iddia edə bilərsiniz: 0 Kelvin və ya -273.15ºC.
5. Qızdırıldıqdan sonra orijinal temperaturu temperaturdan çıxarın. Bu nəticə obyektin istiliyində dəyişiklik verir. Suyun əvvəlcə 15 dərəcə, qızdırıldıqdan sonra 35 dərəcə olduğunu düşünsək, temperatur dəyişikliyi 20 dərəcədir.
6. Cisim kütləsini xüsusi istilik və temperatur dəyişikliyi ilə vurun. Bu formulu H = olaraq yazırsınızmcΔT., burada ΔT "temperatur dəyişikliyini" təmsil edir. Bu nümunədə bu 500 q x 4.19 x 20 = 41.900 cul olur.
   • İstilik ümumiyyətlə kalori və ya kilokalori ilə ifadə edilir. Kalori, 1 qram suyun temperaturu 1 dərəcə Selsi səviyyəsinə qaldırması üçün tələb olunan istilik miqdarı, kilokalori (və ya Kalori) isə 1 kiloqram suyun temperaturunu 1 dərəcə Selsi səviyyəsinə qaldırmaq üçün lazım olan istilik miqdarıdır. . Yuxarıdakı nümunədə, 500 qram suyun temperaturunu 20 dərəcə Selsiyə qaldırmaq üçün 10.000 kalori və ya 10 kilokalori lazımdır.

Göstərişlər

• Coule ilə əlaqəli, erg adlı başqa bir iş və enerji vahidi; 1 erg, 1 dyne gücünə 1 sm məsafəyə bərabərdir. Bir coule 10,000,000 erg-ə bərabərdir.

Xəbərdarlıqlar

• "Coule" və "newton metr" ifadələri eyni vahiddən bəhs etsə də, praktikada "coule" hər hansı bir enerjinin formasını göstərmək üçün və yuxarıdakı pilləkənlərə qalxma nümunəsində olduğu kimi düz bir xəttdə yerinə yetirilən iş üçün istifadə olunur. Tork (fırlanan bir obyektə güc) hesablamaq üçün istifadə edildikdə, "Newton metr" ifadəsinə üstünlük veririk.

Ehtiyaclar

İşin və ya kinetik enerjinin hesablanması:

• Saniyəölçən və ya taymer
• Tərəzi və ya tarazlıq
• Kosinus funksiyası olan kalkulyator (yalnız iş üçün, həmişə lazım deyil)

Elektrik enerjisinin hesablanması:

• Müqavimət
• Məftillər və ya test lövhəsi
• Multimetr (və ya ohmmetr və cari sayğac)
• Fahnestock və ya timsah klipləri

İstilik:

• Qızdırılacaq obyekt
• İstilik mənbəyi (Bunsen brülör kimi)
• Termometr (maye termometr və ya probu olan termometr)
• Kimya / kimya referansı (qızdırılan obyektin xüsusi istiliyini tapmaq üçün)