Британийн физикч Жеймс Эдвард Жоулын нэрээр нэрлэгдсэн joule (J) нь олон улсын хэмжих системийн үндсэн нэгжүүдийн нэг юм. Жоулыг ажил, энерги, дулааны нэгж болгон ашигладаг бөгөөд шинжлэх ухааны салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Хэрэв та хариултаа joule хэлбэрээр авахыг хүсч байвал шинжлэх ухааны стандарт нэгжийг ашиглахаа мартуузай. Хөлийн фунт буюу Британийн дулааны нэгж (BTU) -ийг зарим салбарт ашигладаг хэвээр байгаа боловч таны физикийн гэрийн даалгаварт ашигладаггүй.
Алхам
5 -ийн 1 -р арга: Joules дахь ажлыг тооцоолох
Алхам 1. Физикийн ажлыг ойлгох
Хэрэв та өрөөн доторх хайрцгийг түлхвэл та хүчин чармайлт гаргасан болно. Хэрэв та хайрцгийг дээш өргөх юм бол та бас хүчин чармайлт гаргасан болно. "Бизнес" -д заавал байх ёстой хоёр чухал шалгуур байдаг.
- Та тогтвортой хэв маягийг өгдөг.
- Энэ хүч нь биетүүдийг хүчнийхтэй ижил чиглэлд хөдөлгөдөг.
Алхам 2. Бизнесийн тодорхойлолтыг ойлгох
Хүчин чармайлтыг тооцоолоход хялбар байдаг. Хүчний хэмжээ болон объектын явсан нийт зайг үржүүлэхэд л хангалттай. Ихэвчлэн эрдэмтэд хүчээ Ньютоноор, зайг метрээр илэрхийлдэг. Хэрэв та эдгээр нэгжийг хоёуланг нь ашигладаг бол ажлын нэгж нь Joules болно.
Бизнесийн талаархи асуултыг унших бүртээ зогсоод, хэв маяг нь хаана байгаа талаар бодож үзээрэй. Хэрэв та хайрцгийг өргөх юм бол дээшээ түлхэх тул хайрцаг дээшээ хөдөлнө. Тиймээс хайрцгийн явах зай нь хэр зэрэг дээш өргөгдсөн болохыг хэлнэ. Гэсэн хэдий ч дараагийн удаа та хайрцагтай хамт урагш алхах үед энэ үйл явцад ямар ч хүчин чармайлт гаргахгүй болно. Хэдийгээр та хайрцгийг унахгүйн тулд дээш түлхсэн хэвээр байгаа ч дээшээ хөдлөхөө больсон
Алхам 3. Нүүлгэн шилжүүлж буй объектын массыг ол
Объектын массыг хөдөлгөхөд шаардагдах хүчийг тооцоолоход шаардлагатай. Бидний жишээн дээр ачааны жин 10 кг (кг) байна гэж бодъё.
Фунт эсвэл бусад стандарт бус нэгжийг ашиглахаас зайлсхий, эс тэгвээс таны эцсийн хариулт нь joule биш байх болно
Алхам 4. Загварыг тооцоол
Хүч = масс x хурдатгал. Бидний жишээн дээр жинг дээш өргөхөд бидний хийж буй хурдатгал нь хүндийн хүчний нөлөөгөөр хийгддэг бөгөөд энэ нь ердийн нөхцөлд объектыг доошоо 9.8 метр/сек хүртэл хурдасгадаг.2. Бидний ачааг дээш өргөхөд шаардагдах хүчийг (10 кг) x (9.8 м/с) үржүүлж тооцоолно уу2) = 98 кг м/с2 = 98 Ньютон (N).
Хэрэв объектыг хэвтээ чиглэлд хөдөлгөвөл таталцал ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй. Асуудал нь үрэлтийг эсэргүүцэхэд шаардагдах хүчийг тооцоолохыг танаас хүсч магадгүй юм. Хэрэв асуудал танд объектын түлхэлтийн хурдатгалыг хэлж өгвөл мэдэгдэж буй хурдатгалыг массаар үржүүлж болно
Алхам 5. Аялсан нүүлгэн шилжүүлэлтийг хэмжинэ
Жишээлбэл, ачааг 1.5 метр (м) өндөрт өргөсөн гэж үзье. Нүүлгэн шилжүүлэлтийг метрээр хэмжих ёстой, эс тэгвээс таны эцсийн хариулт нь joule -д байхгүй болно.
Алхам 6. Хүчийг шилжилтээр үржүүлнэ
Ньютон 98 метрийн жинг 1.5 метр өндөрт өргөхийн тулд 98 x 1.5 = 147 joules ажил хийх шаардлагатай.
Алхам 7. Тухайн объектыг тодорхой өнцгөөр хөдөлгөх ажлыг тооцоолно уу
Бидний дээрх жишээ бол энгийн зүйл юм: хэн нэгэн объект дээр урагшаа хүч үзүүлж, объект урагшаа хөдөлдөг. Заримдаа объектын хүч болон хөдөлгөөний чиглэл ижил байдаггүй, учир нь объект дээр хэд хэдэн хүч үйлчилдэг. Дараагийн жишээн дээр бид хүүхдийг чаргыг хавтгай цасаар 25 метр татахад олсыг 30º өнцгөөр дээш өргөхөд шаардагдах хэдэн жулийг тооцоолох болно. Энэ асуудлын хувьд ажил = хүч x косинус (θ) x шилжилт. Энэхүү тэмдэг нь Грекийн тета үсэг бөгөөд хүчний чиглэл ба хөдөлгөөний чиглэл хоорондын өнцгийг тодорхойлдог.
Алхам 8. Нийт хэрэглэсэн хүчийг ол
Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд хүүхэд 10 Ньютоны хүчээр утас татдаг гэж бодъё.
Хэрэв асуудал нь баруун тийш, дээшээ эсвэл хөдөлж буй чиглэлд хүч үзүүлж байвал эдгээр хүчнүүд аль хэдийн хүчний x косинус (θ) хэсгийг эзэлдэг бөгөөд та алгасаад утгыг үргэлжлүүлэн үржүүлж болно.
Алхам 9. Харгалзах хүчийг тооцоол
Хэдхэн хэв маяг л чаргыг урагш татдаг. Мөрийг дээш чиглүүлж байх үед өөр хүч түүнийг татахыг оролдож, таталцлын эсрэг татна. Хөдөлгөөний чиглэлд нөлөөлж буй хүчийг тооцоолно уу.
- Бидний жишээн дээр хавтгай цас ба олсны хоорондох өнцөг 30º байна.
- Cos (θ) -ийг тооцоолно уу. cos (30º) = (√3)/2 = ойролцоогоор 0.866. Та энэ утгыг олохын тулд тооцоолуур ашиглаж болно, гэхдээ таны тооцоолуур таны өнцгийн хэмжилт (градус эсвэл радиан) -тай ижил нэгжийг ашиглаж байгаа эсэхийг шалгаарай.
- Нийт хүчийг x cos (θ) үржүүлнэ. Бидний жишээн дээр 10 N x 0.866 = 8.66 хүч нь хөдөлгөөний чиглэлд байна.
Алхам 10. Хүчний шилжилтийг үржүүл
Одоо бид хөдөлгөөний чиглэлд урагшилж буй хүчийг мэддэг болсон тул ажлыг ердийн байдлаар тооцоолж болно. Бидний асуудал чарга 20 метрийн урагш урагшлахыг хэлж байгаа тул 8.66 N x 20 m = 173.2 joules ажлын тооцоолно.
5 -ийн 2 -р арга: Ватт -аас Joules -ийг тооцоолох
Алхам 1. Хүч чадал, энергийг ойлгох
Ватт бол эрчим хүчний хэрэглээ эсвэл эрчим хүчний нэгж (энергийг цаг хугацаагаар хуваасан) юм. Жоул бол энергийн нэгж юм. Ватт -ийг Joules болгон хөрвүүлэхийн тулд та цагийг тодорхойлох хэрэгтэй. Цахилгаан гүйдэл урт байх тусам зарцуулах энерги их байх болно.
Алхам 2. Вотыг секундээр үржүүлснээр Joules авна
1 ваттын төхөөрөмж 1 секунд тутамд 1 Джоуль энерги зарцуулдаг. Хэрэв та Ватт тоог секундээр үржүүлбэл Joules авах болно. 60 ваттын чийдэн 120 секундын дотор хэр их энерги зарцуулдаг болохыг мэдэхийн тулд та 60 ватт х 120 секунд = 7200 Джоулыг үржүүлэхэд л хангалттай.
Энэхүү томъёог Ватт -аар илэрхийлэгддэг аливаа хүчийг ашиглаж болох боловч ерөнхийдөө цахилгаанаар илэрхийлдэг
5 -ийн 3 -р арга: Жоул дахь кинетик энергийг тооцоолох
Алхам 1. Кинетик энергийг ойлгох
Кинетик энерги нь хөдөлгөөн хэлбэрийн энергийн хэмжээ юм. Бусад энергийн нэгжийн нэгэн адил кинетик энергийг joules -ээр бичиж болно.
Кинетик энерги нь статик объектыг тодорхой хурдаар хурдасгахын тулд хийсэн ажлын хэмжээтэй тэнцүү юм. Объект ийм хурданд хүрмэгц энерги нь дулаан (үрэлтийн улмаас), таталцлын потенциал энерги (таталцлын эсрэг хөдөлснөөс) эсвэл бусад төрлийн энерги болж хувирах хүртэл тодорхой хэмжээний кинетик энергийг хадгалах болно
Алхам 2. Объектын массыг ол
Жишээлбэл, бид унадаг дугуй болон дугуйчны кинетик энергийг хэмждэг. Жишээлбэл, морьтон 50 кг жинтэй, унадаг дугуй нь 20 кг жинтэй, нийт жин нь 70 кг. Одоо бид хоёулаа 70 кг жинтэй нэг объект гэж үздэг, учир нь тэд хоёулаа ижил хурдтай хөдөлдөг.
Алхам 3. Хурдыг тооцоол
Хэрэв та дугуйчин хүний хурд эсвэл хурдыг аль хэдийн мэддэг байсан бол түүнийгээ бичээд үргэлжлүүлээрэй. Хэрэв та хурдыг тооцоолох шаардлагатай бол доорх аргуудын аль нэгийг ашиглана уу. V товчлолыг ихэвчлэн ашигладаг боловч бид хурд биш харин тодорхой хурдны чиглэлийг хайж байгаа гэдгийг анхаарна уу. Унадаг дугуйчны хийсэн эргэлтийг үл тоомсорлож, бүх зайг шулуун шугамаар туулсан гэж бодоорой.
- Хэрэв дугуйчин тогтмол хурдтай (хурдатгалгүй) хөдөлж байгаа бол дугуйчин туулж буй зайг метрээр хэмжиж, энэ зайг туулахын тулд хэдэн секундын хувиар хуваана. Энэ тооцоо нь дундаж хурдыг өгөх бөгөөд энэ тохиолдолд агшин зуурын хурдтай тэнцүү болно.
- Хэрэв дугуйчин тогтмол хурдатгалыг мэдэрч, чиглэлээ өөрчлөхгүй бол t = (хурдатгал) (t) + анхны хурдны томъёог ашиглан t цаг дахь хурдыг нь тооцоол. Цагийг хэмжихийн тулд секундийг, хурдыг хэмжихийн тулд метр/сек, м/с -ийг ашиглана уу2 хурдатгалыг хэмжих.
Алхам 4. Эдгээр тоонуудыг дараах томъёогоор залгаарай
Кинетик энерги = (1/2) м v 2. Жишээлбэл, хэрэв дугуйчин 15 м/с хурдтай хөдөлж байвал түүний кинетик энерги EK = (1/2) (70 кг) (15 м/с)2 = (1/2) (70 кг) (15 м/с) (15 м/с) = 7875 кгм2/с2 = 7875 Ньютоны метр = 7875 Джоуль.
Кинетик энергийн томъёог ажлын тодорхойлолт, W = FΔs, v кинематик тэгшитгэлээс гаргаж авч болно.2 = v02 + 2 цаг. s нь байрлал эсвэл явсан зайн өөрчлөлтийг илэрхийлнэ.
5 -ийн 4 -р арга: Жоул дахь дулааныг тооцоолох
Алхам 1. Халааж буй биетийн массыг ол
Үүнийг хэмжихийн тулд масштаб эсвэл хаврын тэнцвэрийг ашиглана уу. Хэрэв объект нь шингэн байвал эхлээд шингэн байгаа хоосон савыг хэмжиж массыг нь олоорой. Шингэний массыг олохын тулд савны массаас шингэнийг хасах хэрэгтэй. Энэ жишээн дээр обьект нь 500 грамм ус гэж бодъё.
Бусад нэгжийг биш грам ашиглаарай, эс тэгвэл үр дүн нь joules биш болно
Алхам 2. Объектын тодорхой дулааныг ол
Энэ мэдээллийг номын хэлбэрээр болон онлайн хэлбэрээр химийн лавлагаанаас олж болно. Усны хувьд тодорхой дулаан c нь цельсийн градус тутамд нэг грамм тутамд 4.19 joules буюу хэрэв танд яг утга хэрэгтэй бол 4.1855 байна.
- Бодит өвөрмөц дулаан нь температур, даралтаас хамааран бага зэрэг өөрчлөгддөг. Янз бүрийн байгууллага, сурах бичигт өөр өөр стандарт температур ашигладаг тул 4.179 гэж заасан усны тодорхой дулааныг харж болно.
- Цельсийн оронд та Келвиныг ашиглаж болно, учир нь температурын зөрүү нь хоёуланд нь ижил байдаг (ямар нэг зүйлийг 3ºС -ээр халаах нь 3 Келвинээр халахтай тэнцдэг). Фаренгейтийг бүү ашигла, эс тэгвээс таны үр дүн joules -д байхгүй болно.
Алхам 3. Объектын анхны температурыг ол
Хэрэв объект нь шингэн байвал мөнгөн усны термометр ашиглаж болно. Зарим зүйлийн хувьд танд термометр хэрэгтэй байж магадгүй юм.
Алхам 4. Объектийг халааж, температурыг дахин хэмжинэ
Энэ нь халаалтын явцад объектын дулааны олзыг хэмжих болно.
Хэрэв та дулааны хэлбэрээр хуримтлагдсан энергийн нийт хэмжээг хэмжихийг хүсч байвал анхны температурыг абсолют тэг гэж тооцож болно: 0 Келвин эсвэл -273.15ºC. Энэ нь тийм ч ашигтай биш юм
Алхам 5. Халаалтын температураас анхны температурыг хасна
Энэхүү бууралт нь объектын температурын өөрчлөлтийг бий болгоно. Усыг өмнө нь 15 хэм, 35 хэм хүртэл халаасан гэж үзвэл агаарын температур 20 хэм хүртэл өөрчлөгддөг.
Алхам 6. Объектын массыг өвөрмөц дулаан, температурын өөрчлөлтийн хэмжээгээр үржүүлнэ
Томъёог Q = mc T гэж бичсэн бөгөөд энд T нь температурын өөрчлөлт юм. Энэ жишээнд 500g x 4, 19 x 20, эсвэл 41,900 joules байх болно.
Дулааныг ихэвчлэн илчлэг эсвэл килокалоритик системд бичдэг. Калорийг 1 грамм усны температурыг 1 градусаар нэмэгдүүлэхэд шаардагдах дулааны хэмжээг тодорхойлдог бол килокалори нь 1 килограмм усны температурыг 1 градусаар нэмэгдүүлэхэд шаардагдах дулааны хэмжээг хэлнэ. Дээрх жишээнд 500 грамм усны температурыг 20 хэмээр нэмэгдүүлэхэд 10,000 калори буюу 10 килокалори зарцуулах болно
5 -ийн 5 -р арга: Joules -ийг цахилгаан энерги болгон тооцоолох
Алхам 1. Цахилгаан хэлхээний энергийн урсгалыг тооцоолохын тулд доорх алхмуудыг ашиглана уу
Доорх алхмуудыг практик жишээ болгон жагсаасан боловч та бас физикийн бичгээр бичсэн асуудлыг ойлгох аргыг ашиглаж болно. Нэгдүгээрт, бид P = I томъёог ашиглан P хүчийг тооцоолох болно2 x R, энд I нь ампер дахь гүйдэл ба R нь ом дахь эсэргүүцэл юм. Эдгээр нэгжүүд нь ватт эрчим хүч үйлдвэрлэдэг тул эндээс бид өмнөх алхам дахь томъёог ашиглан энергийг жоулоор тооцоолж болно.
Алхам 2. Эсэргүүцэл сонгох
Резисторыг омоор хэмждэг бөгөөд хэмжээг шууд бичдэг эсвэл өнгөт шугамын цуглуулгаар дүрсэлдэг. Та резисторын эсэргүүцлийг омметр эсвэл мултиметрээр холбож туршиж үзэх боломжтой. Энэ жишээний хувьд резисторыг 10 ом гэж үзнэ.
Алхам 3. Резисторыг одоогийн эх үүсвэрт холбоно уу
Та утаснуудаа Fahnestock эсвэл матрын хавчаараар резистортой холбож эсвэл резисторыг туршилтын самбарт залгаж болно.
Алхам 4. Тодорхой хугацааны интервалаар гүйдэл дамжуулах
Энэ жишээнд бид 10 секундын интервалыг ашиглах болно.
Алхам 5. Одоогийн хүчийг хэмжинэ
Үүнийг амметр эсвэл мултиметр ашиглан хий. Өрхийн ихэнх гүйдлийг миллиампер буюу хэдэн мянган ампераар хэмждэг тул гүйдлийг 100 миллиампер буюу 0.1 ампер гэж үздэг.
Алхам 6. P = I томъёог ашиглана уу2 x R.
Хүчийг олохын тулд гүйдлийн квадратыг эсэргүүцлээр үржүүлэх хэрэгтэй. Үүний үр дүнд ватт хүчийг гаргадаг. 0.1 -ийг квадратлах нь 0.01 -ийн үр дүнг өгдөг бөгөөд 10 -аар үржүүлснээр 0.1 ватт буюу 100 милливатт хүч гаргадаг.
Алхам 7. Эрчим хүчийг өнгөрсөн хугацаанд үржүүл
Энэхүү үржвэр нь энергийн гаралтыг joules хэлбэрээр өгдөг. 0.1 ватт х 10 секунд нь 1 joule цахилгаан энергитэй тэнцэнэ.
