İngilis fizik James Edward Joule adını daşıyan joule (J), beynəlxalq metrik sistemin əsas vahidlərindən biridir. Joule iş, enerji və istilik vahidi olaraq istifadə olunur və elmi tətbiqlərdə geniş istifadə olunur. Cavabınızı joule ilə almaq istəyirsinizsə, həmişə standart elmi vahidlərdən istifadə etdiyinizə əmin olun. Ayaq funt və ya İngilis istilik vahidi (BTU) hələ də bəzi sahələrdə istifadə olunur, ancaq fizika ev tapşırığınızda deyil.
Addım
Metod 1 /5: İşlərin Joulesdə hesablanması
Addım 1. Fizikada işi başa düş
Bir otağın içindən bir qutu itələsəniz, səy göstərmiş olursunuz. Qutunu yuxarı qaldırsanız, siz də səy göstərmiş olursunuz. "İş" də mövcud olmalı iki vacib meyar var:
- Sabit bir üslub təmin edirsiniz.
- Bu qüvvə cisimlərin qüvvə ilə eyni istiqamətdə hərəkət etməsinə səbəb olur.
Addım 2. İşin tərifini anlayın
Səy hesablamaq asandır. Gücün miqdarını və cismin getdiyi ümumi məsafəni vurun. Adətən elm adamları gücünü Nyutonda, məsafəni isə metrlə ifadə edirlər. Bu vahidlərin hər ikisini istifadə edirsinizsə, nəticədə iş vahidi Joules olur.
Nə vaxt işlə bağlı bir sual oxuyursan, dayan və üslubun harada olduğunu düşün. Qutunu qaldırsanız, qutunu yuxarı qaldırmaq üçün yuxarı itələyirsiniz. Beləliklə, qutunun keçdiyi məsafə, nə qədər yuxarı qalxdığıdır. Ancaq növbəti dəfə qutu ilə irəliyə gedəndə bu prosesdə heç bir səy göstərilmir. Hələ də qutunun düşməməsi üçün yuxarı itələsən də, artıq yuxarı qalxmır
Addım 3. Yerindən çıxarılan cismin kütləsini tapın
Bir cismin kütləsi onu hərəkət etdirmək üçün lazım olan qüvvəni hesablamaq üçün lazımdır. Misalımızda, yükün 10 kiloqram (kq) kütləyə malik olduğunu düşünək.
Kilo və ya digər standart olmayan vahidlərdən istifadə etməyin, əks halda son cavabınız joule olmayacaq
Addım 4. Stili hesablayın
Güc = kütlə x sürətlənmə. Örnəyimizdə, ağırlığı düz yuxarı qaldırarkən, tətbiq etdiyimiz sürətlənmə cazibə qüvvəsindən qaynaqlanır və normal şəraitdə cismi aşağıya doğru 9.8 metr/san sürətləndirir.2. Yükümüzü yuxarı qaldırmaq üçün lazım olan qüvvəni (10 kq) x (9.8 m/s) vuraraq hesablayın2) = 98 kq m/s2 = 98 nyuton (N).
Cisim üfüqi şəkildə hərəkət edərsə, cazibə qüvvəsinin heç bir təsiri yoxdur. Problem, sürtünməyə müqavimət göstərmək üçün lazım olan qüvvəni hesablamanızı istəyə bilər. Problem sizə bir cismin sürətlənməsini söyləyirsə, bilinən sürətlənməni kütləsi ilə vura bilərsiniz
Addım 5. Gəzilən yerdəyişməni ölçün
Bu nümunə üçün bir yükün 1,5 metr (m) yüksəkliyə qaldırıldığını düşünək. Yerdəyişmə metrlə ölçülməlidir, yoxsa son cavabınız joule ilə olmayacaq.
Addım 6. Gücü yerdəyişmə ilə vurun
1,5 metr yüksəklikdə 98 nyuton çəki qaldırmaq üçün 98 x 1,5 = 147 joule iş görməlisiniz.
Addım 7. Obyekti müəyyən bir açı ilə hərəkət etdirmək üçün görülən işləri hesablayın
Yuxarıdakı nümunəmiz sadədir: kimsə cisim üzərində irəli qüvvə tətbiq edir və cisim irəli gedir. Bəzən qüvvənin istiqaməti və cismin hərəkəti eyni olmur, çünki cisim üzərində hərəkət edən bir neçə qüvvə var. Növbəti nümunədə, ipi 30º bir açı ilə yuxarı çəkərək, düz qarla 25 metrlik bir kirşə çəkmək üçün bir uşağa lazım olan joule sayını hesablayacağıq. Bu problem üçün iş = qüvvə x kosinus (θ) x yerdəyişmə. Simvol, Yunan hərfi teta və güc istiqaməti ilə hərəkət istiqaməti arasındakı bucağı təsvir edir.
Addım 8. Ümumi tətbiq olunan qüvvəni tapın
Bu problem üçün bir uşağın 10 nyuton gücündə bir ip çəkdiyini düşünün.
Əgər problem sağa, yuxarıya və ya hərəkət istiqamətində bir qüvvə tətbiq edərsə, bu qüvvələr artıq qüvvənin x kosinüsünün (θ) hissəsini təşkil edir və irəli atlaya və dəyərləri vurmağa davam edə bilərsiniz
Addım 9. Müvafiq qüvvəni hesablayın
Yalnız bir neçə üslub qızılı irəli çəkir. İp yuxarıya doğru işarə edərkən, başqa bir qüvvə cazibə qüvvəsinə qarşı çəkərək onu çəkməyə çalışır. Hərəkət istiqamətində tətbiq olunan qüvvəni hesablayın:
- Misalımızda, düz qarla ip arasındakı açı 30º -dir.
- Cos (θ) hesablayın. cos (30º) = (√3)/2 = təxminən 0.866. Bu dəyəri tapmaq üçün bir kalkulyatordan istifadə edə bilərsiniz, ancaq kalkulyatorunuzun bucaq ölçüsünüzlə (dərəcə və ya radian) eyni vahidləri istifadə etdiyinə əmin olun.
- Ümumi qüvvəni x cos (θ) ilə vurun. Bizim nümunəmizdə 10 N x 0.866 = 8.66 hərəkət istiqamətində.
Addım 10. X qüvvəsinin yerdəyişməsini vurun
İndi hərəkət istiqamətində irəliləyən qüvvəni bildiyimiz üçün işi hər zamanki kimi hesablaya bilərik. Problemimiz bizə deyir ki, kirşə 20 metr irəli gedir, buna görə 8.66 N x 20 m = 173.2 joule iş hesablayın.
Metod 2 /5: Watt -dan Joules hesablanması
Addım 1. Güc və enerjini anlayın
Watt, güc vahidi və ya enerji istifadəsi dərəcəsidir (enerjinin zamana bölünməsi). Joule bir enerji vahidi olsa da. Watt -ı Joules -ə çevirmək üçün vaxtı təyin etməlisiniz. Elektrik cərəyanı nə qədər uzun olarsa, o qədər çox enerji sərf olunur.
Addım 2. Joules əldə etmək üçün Wattı saniyələrlə vurun
1 Watt cihaz hər 1 saniyədə 1 Joule enerji sərf edəcək. Vatt sayını saniyələrə vursanız, Joules alacaqsınız. 60W gücündə bir lampanın 120 saniyədə nə qədər enerji sərf etdiyini öyrənmək üçün 60 vat x 120 saniyə = 7200 Joule vurmaq kifayətdir.
Bu formula Watt ilə ifadə edilən hər hansı bir güc üçün istifadə edilə bilər, lakin ümumiyyətlə elektrikdə
Metod 3 /5: Kinetik Enerjinin Joullarda Hesablanması
Addım 1. Kinetik enerjini anlayın
Kinetik enerji, hərəkət şəklində olan enerji miqdarıdır. Digər enerji vahidləri kimi kinetik enerji da joule ilə yazıla bilər.
Kinetik enerji, statik bir cismi müəyyən bir sürətlə sürətləndirmək üçün edilən işin miqdarına bərabərdir. Cisim bu sürətə çatdıqda, cisim enerjini istiyə (sürtünmədən), cazibə potensial enerjisinə (cazibə qüvvəsinə qarşı hərəkət etməkdən) və ya digər enerji növlərinə çevrilənə qədər müəyyən miqdar kinetik enerjini qoruyacaq
Addım 2. Cisim kütləsini tapın
Məsələn, velosipedin ve velosipedçinin kinetik enerjisini ölçürük. Məsələn, sürücünün kütləsi 50 kq, velosipedinin kütləsi 20 kq, ümumi kütləsi 70 kq. İndi ikisini 70 kq ağırlığında bir cisim hesab edirik, çünki hər ikisi eyni sürətlə hərəkət edəcək.
Addım 3. Sürəti hesablayın
Velosipedçinin sürətini və ya sürətini artıq bilirsinizsə, onu yazın və davam edin. Sürəti hesablamaq lazımdırsa, aşağıdakı üsullardan birini istifadə edin. Diqqət yetirin ki, sürəti yox, sürəti (müəyyən bir istiqamətdə olan sürət) axtarırıq, halbuki v qısaltması tez -tez istifadə olunur. Velosipedçinin etdiyi hər hansı bir dönüşə məhəl qoymayın və bütün məsafənin düz bir xətt boyunca keçdiyini düşünün.
- Velosipedçi sabit bir sürətlə hərəkət edirsə (sürətlənmir), velosipedçinin getdiyi məsafəni metrlərlə ölçün və bu məsafəni qət etmək üçün lazım olacaq saniyə sayına bölün. Bu hesablama, bu vəziyyətdə ani sürətə bərabər olan orta sürəti verəcəkdir.
- Velosipedçi sabit sürətlənmə yaşayırsa və istiqaməti dəyişmirsə, t = (sürətlənmə) (t) + ilkin sürət düsturundan istifadə edərək t vaxtındakı sürətini hesablayın. Zamanı ölçmək üçün saniyəni, sürəti ölçmək üçün metr/saniyəni və m/s -ni istifadə edin2 sürətlənməni ölçmək.
Addım 4. Bu ədədləri aşağıdakı düstura qoşun
Kinetik enerji = (1/2) m v 2. Məsələn, velosipedçi 15 m/s sürətlə hərəkət edirsə, kinetik enerjisi EK = (1/2) (70 kq) (15 m/s)2 = (1/2) (70 kq) (15 m/s) (15 m/s) = 7875 kq2/s2 = 7875 newton metr = 7875 joule.
Kinetik enerji düsturu işin tərifindən, W = FΔs və kinematik tənlikdən əldə edilə bilər.2 = v02 + 2 saat. s, gedilən mövqedəki və ya məsafədəki dəyişikliyi ifadə edir.
Metod 4 /5: Joullarda İstilik Hesablanması
Addım 1. Qızdırılan cismin kütləsini tapın
Ölçmək üçün bir tərəzi və ya yay tarazlığı istifadə edin. Cisim maye olarsa, əvvəlcə mayenin olduğu boş qabı ölçün və kütləsini tapın. Mayenin kütləsini tapmaq üçün onu konteynerin kütləsindən çıxarmaq lazımdır. Bu nümunə üçün deyək ki, obyekt 500 qram sudur.
Digər vahidləri deyil, qramları istifadə edin, əks halda nəticə joule olmayacaq
Addım 2. Cismin xüsusi istiliyini tapın
Bu məlumatı həm kitab şəklində, həm də onlayn olaraq kimya istinadlarında tapa bilərsiniz. Su üçün, c -nin xüsusi istiliyi qızdırılan hər bir dərəcə üçün qram başına 4.19 joule və ya dəqiq dəyərə ehtiyacınız varsa 4.1855 -dir.
- Həqiqi xüsusi istilik temperatur və təzyiqə görə bir qədər dəyişir. Fərqli təşkilatlar və dərsliklər fərqli standart temperaturlardan istifadə edir, buna görə də suyun xüsusi istiliyini 4.179 olaraq qeyd edə bilərsiniz.
- Selsi əvəzinə Kelvindən istifadə edə bilərsiniz, çünki hər iki vahid üçün temperatur fərqi eynidir (bir şeyi 3ºC qızdırmaq 3 Kelvin istiliyinə bərabərdir). Fahrenheit istifadə etməyin, əks halda nəticələriniz joule şəklində olmayacaq.
Addım 3. Obyektin ilkin temperaturunu tapın
Cisim maye olarsa, civə termometrindən istifadə edə bilərsiniz. Bəzi maddələr üçün bir prob termometrinə ehtiyacınız ola bilər.
Addım 4. Cisimi qızdırın və yenidən temperaturu ölçün
Bu, istiləşmə zamanı obyektin istilik qazancını ölçəcəkdir.
İstilik olaraq saxlanılan enerjinin ümumi miqdarını ölçmək istəyirsinizsə, ilkin temperaturun mütləq sıfır olduğunu qəbul edə bilərsiniz: 0 Kelvin və ya -273.15ºC. Bu çox faydalı deyil
Addım 5. İstilik istiliyindən ilkin temperaturu çıxarın
Bu azalma cisimdə müəyyən dərəcədə temperatur dəyişikliyi ilə nəticələnəcək. Suyun əvvəl 15 dərəcə Selsi olduğunu və 35 dərəcəyə qədər qızdırıldığını nəzərə alsaq, temperatur 20 dərəcəyə qədər dəyişir.
Addım 6. Cisim kütləsini xüsusi istiliyinə və temperatur dəyişikliyinin böyüklüyünə vurun
Formul Q = mc T yazılır, burada T temperatur dəyişikliyidir. Bu nümunə üçün 500g x 4, 19 x 20 və ya 41,900 joule olardı.
İstilik daha çox kalori və ya kilokalori metrik sistemində yazılır. Bir kalori, 1 qram suyun temperaturunu 1 dərəcə Selsi yüksəltmək üçün lazım olan istilik miqdarı olaraq təyin olunur, kilokalori isə 1 kiloqram suyun temperaturunu 1 dərəcə Selsi səviyyəsinə qaldırmaq üçün lazım olan istilik miqdarıdır. Yuxarıdakı nümunədə, 500 qram suyun temperaturunu 20 dərəcə Selsi ilə qaldırmaq 10.000 kalori və ya 10 kilokalori sərf edəcək
Metod 5 /5: Elektrik enerjisi olaraq Joules hesablanması
Addım 1. Elektrik dövrəsindəki enerji axını hesablamaq üçün aşağıdakı addımları istifadə edin
Aşağıdakı addımlar praktiki nümunələr olaraq verilmişdir, ancaq yazılı fizika problemlərini anlamaq üçün də bu üsuldan istifadə edə bilərsiniz. Əvvəlcə P = I düsturundan istifadə edərək P gücünü hesablayacağıq2 x R, burada I amperdəki cərəyan və R ohmdakı müqavimətdir. Bu qurğular vat gücündə enerji istehsal edir, buna görə də buradan, joule enerjisini hesablamaq üçün əvvəlki addımdakı düsturdan istifadə edə bilərik.
Addım 2. Bir rezistor seçin
Rezistorlar ohm ilə ölçülür, ölçüləri birbaşa yazılır və ya rəngli xətlər toplusu ilə təmsil olunur. Rezistorun müqavimətini bir ohmmetre və ya multimetr ilə birləşdirərək yoxlaya bilərsiniz. Bu nümunə üçün, rezistorun 10 ohm olduğunu düşünürük.
Addım 3. Rezistoru cari mənbəyə qoşun
Telləri Fahnestock və ya timsah klipi ilə rezistora bağlaya bilərsiniz və ya rezistoru test lövhəsinə qoşa bilərsiniz.
Addım 4. Müəyyən bir zaman aralığında dövrədən cərəyan keçirin
Bu nümunə üçün 10 saniyəlik bir fasilə istifadə edəcəyik.
Addım 5. Mövcud gücü ölçün
Bunu bir ampermetr və ya multimetr ilə edin. Əksər ev cərəyanları milliamper və ya minlərlə amperlə ölçülür, buna görə cərəyanın 100 milliamper və ya 0.1 amper olduğunu düşünürük.
Addım 6. P = I düsturundan istifadə edin2 x R.
Gücü tapmaq üçün cərəyanın kvadratını müqavimətlə vurun. Bu, vatt gücündə enerji ilə nəticələnir. Kvadrat 0,1 0.01 nəticə verir, 10 ilə çarpmaq 0.1 vat və ya 100 milliwatt güc verir.
Addım 7. Gücü keçən vaxta vurun
Bu çarpma, joule şəklində enerji çıxışı verir. 0.1 vatt x 10 saniyə 1 joule elektrik enerjisinə bərabərdir.
