Joulesni qanday hisoblash mumkin

Ingliz fizigi Jeyms Preskott Joul uchun nomlangan joule (J) Xalqaro metrik tizimning asoslaridan biridir. Joule ish, energiya va issiqlik birligi sifatida ishlatiladi va ilmiy qo'llanmalarda keng qo'llaniladi. Agar sizning javobingiz joulda bo'lishini xohlasangiz, har doim standart ilmiy birliklardan foydalanganingizga ishonch hosil qiling. "Oyoq funti" yoki "Britaniya termal moslamasi" hanuzgacha ba'zi sohalarda qo'llaniladi, ammo ular sizning fizikangizdagi uy vazifalariga joy topa olishmaydi.

Joulesdagi ishlarni hisoblash

Joulesdagi ishlarni hisoblash
Fizikada ish nimani anglatishini tushuning. Agar siz xona bo'ylab qutichani itarsangiz, siz ishni tugatdingiz. Agar siz uni yuqoriga ko'tarsangiz, siz ish qildingiz. "Ish" sodir bo'lishi uchun ikkita muhim fazilat mavjud: [1]
  • Siz doimiy kuch ishlatmoqdasiz.
  • Kuch jism jismni kuch yo'nalishi bo'yicha harakatlanishiga olib keladi.
Joulesdagi ishlarni hisoblash
Ishni aniqlang. Ishni hisoblash oson. Ishlatilgan kuch miqdorini va bosib o'tgan masofani ko'paytiring. Odatda, olimlar Nyutonda kuchni, metrlarni esa masofada o'lchaydilar. Agar siz ushbu birliklardan foydalansangiz, sizning javobingiz Joules birliklarida ishlaydi.
  • Har safar ish bilan bog'liq muammoni o'qiganingizda, to'xtab turing va qaerda kuch ishlatilayotganini o'ylab ko'ring. Agar siz qutichani ko'tarsangiz, siz yuqoriga qarab itarasiz va quti yuqoriga qarab harakatlanmoqda - shuning uchun masofa qancha ko'p bo'lsa ham. Ammo agar siz qutichani ushlab oldinga yursangiz, umuman ish bo'lmaydi. Siz qutini yiqilmaslik uchun siz yuqoriga qarab harakat qilyapsiz, ammo quti yuqoriga siljimayapti. X tadqiqot manbai
Joulesdagi ishlarni hisoblash
Ko'chirilayotgan ob'ektning massasini toping. Uni qancha harakat qilish kerakligini aniqlash uchun siz massani bilishingiz kerak. Bizning birinchi misolimiz uchun biz poldan ko'kragiga og'irlik ko'taradigan odamni ishlatamiz va bu odamning vaznga qancha ishlashini hisoblaymiz. Aytaylik, vazni 10 kilogramm (kg) massaga ega.
  • Funt yoki boshqa nostandart birliklarni ishlatishdan saqlaning, yoki sizning oxirgi javobingiz joul shaklida bo'lmaydi.
Joulesdagi ishlarni hisoblash
Kuchni hisoblang . Kuch = massa x tezlashishi. Bizning misolimizda, og'irlikni yuqoriga ko'targanimizda, biz tezlashayotganimiz tortishish kuchi tufayli sodir bo'ladi, bu soniyasiga 9,8 metrga teng. . (10 kg) x (9,8 m / s) ga ko'paytirish orqali og'irligimizni yuqoriga ko'tarish uchun zarur bo'lgan kuchni hisoblang ) = 98 kg m / s = 98 Nyuton (N).
  • Agar ob'ekt gorizontal ravishda harakatlantirilsa, tortishish ahamiyatsiz bo'ladi. Muammo sizdan ishqalanishni yengish uchun zarur bo'lgan kuchni hisoblashingizni so'rashi mumkin. Muammo sizga ob'ektni itarishda qanchalik tezlashayotganligini aytsa, siz massa bilan berilgan tezlanishni ko'paytira olasiz.
Joulesdagi ishlarni hisoblash
Ko'chirilayotgan masofani o'lchang. Ushbu misol uchun aytaylik, og'irlik 1,5 metr (m) ko'tariladi. Masofa metr bilan o'lchanishi kerak, yoki sizning oxirgi javobingiz Joulesda yozilmaydi.
Joulesdagi ishlarni hisoblash
Kuchni masofaga ko'paytiring. 98 Nyuton og'irligini 1,5 metr yuqoriga ko'tarish uchun siz 98 x 1.5 = 147 Joules ishini bajarishingiz kerak bo'ladi.
Joulesdagi ishlarni hisoblash
Burchakda harakatlanadigan ob'ektlar uchun ishni hisoblang. Yuqoridagi misolimiz oddiy edi: kimdir ob'ektga yuqoriga qarab kuch ishlatdi va ob'ekt yuqoriga qarab harakatlandi. Ba'zan, ob'ektning ustida harakat qiluvchi kuchlar tufayli kuchning yo'nalishi va jismning harakati mutlaqo bir xil emas. Keyingi misolda, biz bolani 30 qorga ko'tarilgan arqonni tortib, tekis qor ustida shpalni 20 metrga sudrab yurish uchun Joules uchun qancha miqdorda kerakligini hisoblaymiz. Ushbu stsenariy uchun Work = kuch x kosinus (θ) x masofa. Θ belgisi yunoncha "teta" harfi bo'lib, kuch yo'nalishi va harakat yo'nalishi o'rtasidagi burchakni tasvirlaydi. [3]
Joulesdagi ishlarni hisoblash
Amaldagi jami kuchni toping. Ushbu muammo uchun, bola 10 Nyuton kuchi bilan arqonni tortmoqda deylik.
  • Agar muammo sizga "o'ng tomonga yo'naltirilgan kuch", "yuqoriga ko'taruvchi kuch" yoki "harakat yo'nalishi bo'yicha kuch" bersa, u allaqachon "kuch x cos (θ)" qismini hisoblab chiqdi va siz pastga o'tishingiz mumkin. qiymatlarni birgalikda ko'paytirish
Joulesdagi ishlarni hisoblash
Tegishli kuchni hisoblang. Faqat kuchlarning bir qismi chanani oldinga tortmoqda. Arqon yuqoriga qarab burchak ostida bo'lganligi sababli, qolgan kuchlar shpalni yuqoriga ko'tarishga harakat qilmoqdalar, bu esa tortishish kuchi bilan tortib olinmoqda. Harakat yo'nalishiga ta'sir qiladigan kuchni hisoblang:
  • Bizning misolimizda tekis qor va arqon orasidagi burchak θ 30º ga teng.
  • Cos (θ) ni hisoblang. cos (30º) = (√3) / 2 = taxminan 0.866. Ushbu qiymatni topish uchun siz kalkulyatordan foydalanishingiz mumkin, ammo kalkulyatoringiz sizning burchak o'lchovingiz (daraja yoki radian) bilan bir xil ekanligiga ishonch hosil qiling.
  • Umumiy kuchni x cos (θ) ga ko'paytiring. Bizning misolimizda harakat yo'nalishi bo'yicha 10N x 0.866 = 8.66 N kuch.
Joulesdagi ishlarni hisoblash
X masofani ko'paytiring. Endi biz harakat yo'nalishiga qarab qancha kuch harakat qilayotganini bilsak, odatdagidek ishni hisoblashimiz mumkin. Bizning muammomiz shanba 20 metrga oldinga siljiganligini aytadi, shuning uchun 8,66 N x 20 m = 173,2 joul ishini hisoblang.

Joulesni Vattdan hisoblash

Joulesni Vattdan hisoblash
Quvvat va energiyani tushuning. Vatt bu o'lchovdir , yoki energiya qanchalik tez ishlatilishini (vaqt o'tishi bilan energiya). Joules - bu o'lchov . Vattdan joulga aylantirish uchun siz vaqtning uzunligini belgilashingiz kerak. Oqim qancha uzoq bo'lsa, u ko'proq energiya sarflaydi.
Joulesni Vattdan hisoblash
Joullarni olish uchun vattlarni soniyalarga ko'paytiring. 1 vattlik qurilma har soniyada 1 Joule energiya sarflaydi. Agar siz vatt sonini soniyalar soniga ko'paytirsangiz, siz joul bilan yakunlanasiz. 60 Vt lampochkaning 120 soniyada qancha energiya sarflashini bilish uchun (60 vatt) x (120 soniya) = 7200 Joulesni ko'paytiring. [4]
  • Ushbu formula vatt bilan o'lchanadigan har qanday quvvat uchun ishlaydi, ammo elektr energiyasi eng keng tarqalgan dastur hisoblanadi.

Joulesda kinetik energiyani hisoblash

Joulesda kinetik energiyani hisoblash
Kinetik energiyani tushuning. Kinetik energiya - bu harakat shaklidagi energiya miqdori. Har qanday energiya birligi singari, uni Joules birliklarida ham ifodalash mumkin.
  • Kinetik energiya statsionar ob'ektni ma'lum bir tezlikka tezlashtirish uchun bajarilgan ish hajmiga tengdir. Ushbu tezlikka erishgandan so'ng, jism kinetik energiyani shu energiyaga aylanib ketgunga qadar (ishqalanishdan), tortishish potentsial energiyasidan (tortishish kuchi ta'siridan) yoki boshqa turdagi energiyadan aylanib turguncha ushlab turadi.
Joulesda kinetik energiyani hisoblash
Jismning massasini toping. Masalan, velosipedchi va velosipedchining kinetik energiyasini o'lchashimiz mumkin. Aytaylik, velosipedchining massasi 50 kg, tsiklning umumiy massasi esa 20 kg ni tashkil qiladi ning 70 kg. Endi biz ularni 70 kg vaznga tenglashtira olamiz, chunki ular bir xil tezlikda sayohat qilishadi.
Joulesda kinetik energiyani hisoblash
Tezlikni hisoblang . Agar siz velosipedchining tezligini yoki tezligini oldindan bilsangiz, shunchaki yozib oling va davom eting. Agar uni o'zingiz hisoblashingiz kerak bo'lsa, quyidagi usullardan birini ishlating. E'tibor bering, biz qisqartirishga qaramay, tezlikni emas, balki tezlikni (ma'lum bir yo'nalishda tezlikni) hisobga olamiz ko'pincha ishlatiladi. Velosipedchi aylanadigan har qanday burilishni e'tiborsiz qoldiring va barcha masofani bir tekis chiziq qilib ko'rsating.
  • Agar velosipedchi doimiy tezlikda harakat qilsa (tezlashmaydi), velosipedchining metrda bosib o'tgan masofasini o'lchab, uni masofani bosib o'tish uchun qancha soniya ajratganiga qarab ajrating. Bu sizga o'rtacha tezlikni beradi, bu stsenariyda istalgan vaqtda tezlik bilan bir xil bo'ladi.
  • Agar velosipedchi doimiy tezlashishda tezlashayotgan bo'lsa va yo'nalishni o'zgartirmasa, t vaqtidagi tezlikni "vaqtning tezligi t = ((tezlashuv) (t) + boshlang'ich tezligi" formulasi bilan hisoblang. Vaqtni o'lchash uchun soniyalardan foydalanib, metr / sekundgacha). tezlikni o'lchash uchun tezlikni va m / s2 o'lchang.
Joulesda kinetik energiyani hisoblash
Ushbu raqamlarni quyidagi formulaga kiriting. Kinetik energiya = (1/2) mv . Masalan, velosipedchi 15 m / s tezlik bilan harakat qilsa, uning kinetik energiyasi K = (1/2) (70 kg) (15 m / s) = (1/2) (70 kg) (15 m / s) (15 m / s) = 7875 kg / s = 7875 nyuton metr = 7875 joul.
  • Kinetik energiya formulasini ish ta'rifidan, W = FΔ va v2 = v02 + 2aΔs kinematik tenglamadan olish mumkin. [5] X Tadqiqot manbasi "pozitsiyadagi o'zgarish" yoki yo'l bosib o'tgan masofani anglatadi.

Joulesda issiqlik hisoblash

Joulesda issiqlik hisoblash
Isitilayotgan jismning massasini toping. Buning uchun balans yoki bahor shkalasidan foydalaning. Agar ob'ekt suyuq bo'lsa, avval bo'sh konteynerni torting va uning massasini toping. Suyuqlikning massasini topish uchun siz uni idish va suyuqlik massasidan chiqarib tashlashingiz kerak. Ushbu misol uchun biz ob'ekt 500 gramm suv olamiz deb taxmin qilamiz.
  • Boshqa birliklardan emas, balki grammdan foydalaning, yoki natija Joulesda bo'lmaydi.
Joulesda issiqlik hisoblash
Ob'ektning o'ziga xos issiqlik sig'imini toping. Ushbu ma'lumotni kimyoviy ma'lumotnomada yoki kitob shaklida yoki Internetda topish mumkin. Suv uchun o'ziga xos issiqlik sig'imi Tselsiy bo'yicha har bir daraja uchun gramm uchun 4,19 jouldir - yoki 4.1855, agar siz juda aniq bo'lishingiz kerak bo'lsa. [6]
  • Maxsus issiqlik sig'imi aslida harorat va bosimga qarab ozgina farq qiladi. Turli xil tashkilotlar va darsliklar turli xil "standart harorat" dan foydalanadilar, shuning uchun siz uning o'rniga 4.179 deb ko'rsatilgan suvning issiqlik sig'imini ko'rishingiz mumkin.
  • Tselsiy o'rniga Kelvindan foydalanishingiz mumkin, chunki har ikkala birlikda harorat farqi bir xil (biron bir narsani 3ºC darajaga qizdirish 3 Kelvin bilan isitish bilan bir xil). Farengeytdan foydalanmang, aks holda sizning natijangiz Joulesda bo'lmaydi.
Joulesda issiqlik hisoblash
Ob'ektning hozirgi haroratini toping. Agar ob'ekt suyuq bo'lsa, siz lampochkaning termometridan foydalanishingiz mumkin. Ba'zi ob'ektlar uchun siz zond termometriga ehtiyoj sezishingiz mumkin.
Joulesda issiqlik hisoblash
Ob'ektni qizdiring va haroratni yana o'lchang. Bu issiqlik paytida ob'ektga qo'shiladigan issiqlik miqdorini o'lchash imkonini beradi.
  • Agar siz issiqlik sifatida saqlanadigan energiyaning umumiy miqdorini o'lchashni istasangiz, dastlabki harorat mutlaq nol bo'lganligini ko'rsatishingiz mumkin: 0 Kelvin yoki -273.15ºC. Bu odatda foydali emas.
Joulesda issiqlik hisoblash
Qizdirilgan haroratdan asl haroratni oling. Bu ob'ektdagi harorat o'zgarishi darajalarini keltirib chiqaradi. Agar suv dastlab 15 daraja va 35 darajaga qadar qizdirilsa, harorat 20 daraja o'zgaradi deb taxmin qilamiz.
Joulesda issiqlik hisoblash
Jismning massasini uning o'ziga xos issiqlik sig'imi va harorat o'zgarishi miqdoriga ko'paytiring. Ushbu formula H = deb yozilgan Δ , bu erda ΔT "haroratning o'zgarishi" degan ma'noni anglatadi. Ushbu misol uchun, bu 500 g x 4.19 x 20 yoki 41.900 joul bo'ladi.
  • Issiqlik ko'pincha metrik tizimda kaloriya yoki kilokaloriya jihatidan ko'proq ifodalanadi. Kaloriya 1 gramm suvning harorati 1 daraja Selsiyga ko'tarilishi uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori deb belgilanadi, bir kilokaloriya (yoki kaloriya) - 1 kilogramm suvning 1 daraja Tselsiy bo'yicha ko'tarilishi uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori. Yuqoridagi misolda 500 gramm suvni 20 daraja Selsiyga ko'tarish 10000 kaloriya yoki 10 kilokaloriya sarf qiladi.

Joulesda elektr energiyasini hisoblash

Joulesda elektr energiyasini hisoblash
Elektr pallasida energiya oqimini hisoblash uchun quyidagi amallardan foydalaning. Quyidagi amallar amaliy misol sifatida yozilgan, ammo siz yozma fizika muammolarini ham tushunishda ushbu usuldan foydalanishingiz mumkin. Birinchidan, P kuchini P = I formuladan foydalanib hisoblaymiz x R, bu erda men amperdagi oqim (amper) va R - ohmdagi qarshilik. [7] Ushbu birliklar bizga vattdagi quvvatni beradi, shuning uchun biz avvalgi bosqichdagi formuladan foydalanib, joullarda energiyani hisoblashimiz mumkin.
Joulesda elektr energiyasini hisoblash
Rezistorni tanlang. Rezistorlar ohm bilan baholanadi, ularning reytingi to'g'ridan-to'g'ri etiketlanadi yoki bir qator rangli chiziqlar bilan belgilanadi. Siz shuningdek ohmmetr yoki multimetrga ulab, rezistorning qarshiligini sinab ko'rishingiz mumkin. Ushbu misol uchun, rezistor 10 ohm deb taxmin qilinadi.
Joulesda elektr energiyasini hisoblash
Rezistorni oqim manbasiga ulang. Fahnestok yoki alligator qisqichlari bilan rezistorga simlarni ulang yoki rezistorni sinov taxtasiga ulang.
Joulesda elektr energiyasini hisoblash
Belgilangan vaqt davomida kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimni ishga tushiring. Ushbu misol uchun biz 10 soniya vaqtni ishlatamiz.
Joulesda elektr energiyasini hisoblash
Oqimning kuchini o'lchang. Buni ampermetr yoki multimetr bilan bajaring. Uydagi tokning aksariyati milliy amperga yoki amperning mingdan bir qismiga teng, shuning uchun oqim 100 milliamperga yoki 0,1 amperga teng deb faraz qilamiz.
Joulesda elektr energiyasini hisoblash
P = I2 x R formulasidan foydalaning. Quvvatni topish uchun oqimning kvadratini qarshilikka ko'paytiring. Bu quvvatni vattlarda beradi. 0.1 kvadrati 10 ga ko'paytirilib, 0,01 ni beradi, 0,1 vatt yoki 100 millivatt quvvatni beradi.
Joulesda elektr energiyasini hisoblash
Quvvatni o'tgan vaqt miqdoriga ko'paytiring. Bu joululardagi energiya chiqishini beradi. 0,1 vatt x 10 soniya 1 joule elektr energiyasiga teng.
  • Joullar kichik birliklar bo'lganligi sababli, asboblar odatda qancha vatt, milliatt va kilovattlarni ishlatganliklari sababli, energiya sarfini kilovatt-soat bilan o'lchaydilar. Bir vatt sekundiga 1 joule ga teng yoki 1 joule 1 vatt soniyasiga teng; bir kilovatt sekundiga 1 kilojoulga, kilojoul esa 1 kilovatt-soniyaga teng. Bir soatda 3,600 soniya bo'lganligi sababli, 1 kVt soat 3,600 kilovatt-sekundiga, 3,600 kilojoulga yoki 3,600,000 joulga to'g'ri keladi.
Soch quritgich (1500 Vt) 5 daqiqa davomida ishladi, elektr energiyasi qancha?
1500W = 1500 J / s. 5 daqiqa = 300 s. Joules miqdori = 300 s * 1500 J / s = 450000 J = 450 kJ.
Joule bilan bog'liq boshqa bir metrik ish birligi va energiya erg deb nomlanadi; 1 erg 1 sm masofaga 1 kuch kuchiga teng. Bitta joule 10 000 000 ergga teng.
Garchi "joule" va "nyuton metr" atamalari bir xil birlikni tavsiflasa-da, amalda "joule" energiyaning har qanday shaklini ifodalashda va to'g'ri chiziqda bajarilgan ish uchun ishlatiladi. zinapoyalar. Torkni o'lchashda, ob'ektni aylantirishda kuch ishlatish, "nyuton-metr" atamasiga afzallik beriladi.
punctul.com © 2020