Saturs

• Soļi
• 1. metode no 5: darba (J) aprēķināšana
• 2. metode no 5: aprēķiniet enerģiju (J) no noteiktas jaudas (W)
• 3. metode no 5: kinētiskās enerģijas (J) aprēķināšana
• 4. metode no 5: Siltuma daudzuma (J) aprēķināšana
• 5. metode no 5: Elektriskās enerģijas (J) aprēķināšana
• Padomi
• Brīdinājumi
• Ko tev vajag

Džouls (J) ir viena no svarīgākajām vienībām Starptautiskajā vienību sistēmā (SI). Džouli mēra darbu, enerģiju un siltumu. Lai attēlotu gala rezultātu džoulos, izmantojiet SI vienības.Ja uzdevumā ir norādītas citas mērvienības, konvertējiet tās Starptautiskās vienību sistēmas mērvienībās.

Soļi

1. metode no 5: darba (J) aprēķināšana

1. 1 Darba jēdziens fizikā. Ja pārvietojat lodziņu, tad darbs tiek paveikts. Ja pacelat kasti, tad esat paveicis darbu. Lai veiktu darbu, ir jāizpilda divi nosacījumi:
   • Jūs pieliekat pastāvīgu spēku.
   • Pielietotā spēka ietekmē ķermenis pārvietojas spēka darbības virzienā.
2. 2 Aprēķiniet darbu. Lai to izdarītu, reiziniet spēku un attālumu (par kuru ķermenis pārvietojās). SI spēks tiek mērīts ņūtonos, bet attālums - metros. Ja izmantojat šīs vienības, iegūtais darbs tiks mērīts džoulos.
   • Risinot problēmas, nosakiet pielietotā spēka virzienu. Paceļot kasti, spēks tiek virzīts no apakšas uz augšu, bet, ja paņemsiet kastīti rokās un noiesiet noteiktu attālumu, tad darbu neveiksiet - pieliekat spēku, lai kaste nekristu, bet šis spēks nepārvieto kasti.
3. 3 Atrodiet savu ķermeņa svaru. Tas ir nepieciešams, lai aprēķinātu spēku, kas jāpieliek ķermeņa pārvietošanai. Apsveriet piemēru: aprēķiniet sportista paveikto darbu, paceļot (no grīdas līdz krūtīm) stieni, kas sver 10 kg.
   • Ja problēma satur nestandarta mērvienības, pārveidojiet tās par SI vienībām.
4. 4 Aprēķiniet spēku. Spēks = masa x paātrinājums. Mūsu piemērā mēs ņemam vērā gravitācijas paātrinājumu, kas ir vienāds ar 9,8 m / s. Spēks, kas jāpieliek, lai stieni pārvietotu uz augšu, ir 10 (kg) x 9,8 (m / s) = 98 kg ∙ m / s = 98 N.
   • Ja ķermenis pārvietojas horizontālā plaknē, ignorējiet paātrinājumu gravitācijas dēļ. Varbūt uzdevumam būs nepieciešams aprēķināt spēku, kas nepieciešams berzes pārvarēšanai. Ja uzdevumā ir norādīts paātrinājums, vienkārši reiziniet to ar doto ķermeņa masu.
5. 5 Izmēriet nobraukto attālumu. Mūsu piemērā pieņemsim, ka stienis ir pacelts līdz 1,5 m augstumam. (Ja uzdevumā ir norādītas nestandarta mērvienības, konvertējiet tās SI vienībās.)
6. 6 Reiziniet spēku ar attālumu. Lai paceltu 10 kg smagu stieni līdz 1,5 m augstumam, sportists veiks darbu, kas vienāds ar 98 x 1,5 = 147 J.
7. 7 Aprēķiniet darbu, kad spēks ir vērsts leņķī. Iepriekšējais piemērs bija pavisam vienkāršs: ķermeņa spēka un kustības virzieni sakrita. Bet dažos gadījumos spēks ir vērsts leņķī pret braukšanas virzienu. Apsveriet piemēru: aprēķiniet darbu, ko bērns paveicis, velkot ragavas 25 m ar virvi, kas atrodas 30 grādu leņķī no horizontālās. Šajā gadījumā darbs = spēks x kosinuss (θ) x attālums. Leņķis θ ir leņķis starp spēka virzienu un kustības virzienu.
8. 8 Atrodiet kopējo pielietoto spēku. Mūsu piemērā pieņemsim, ka bērns pieliek spēku, kas vienāds ar 10 N.
   • Ja problēma saka, ka spēks ir vērsts uz augšu vai pa labi / pa kreisi, vai tā virziens sakrīt ar ķermeņa kustības virzienu, tad, lai aprēķinātu darbu, vienkārši reiziniet spēku un attālumu.
9. 9 Aprēķiniet atbilstošo spēku. Mūsu piemērā tikai daļa no kopējā spēka velk ragavas uz priekšu. Tā kā virve ir vērsta uz augšu (leņķī pret horizontāli), vēl viena kopējā spēka daļa mēģina pacelt ragavas. Tāpēc aprēķiniet spēku, kura virziens sakrīt ar kustības virzienu.
   • Mūsu piemērā leņķis θ (starp zemi un virvi) ir 30º.
   • cosθ = cos30º = (√3) / 2 = 0,866. Atrodiet šo vērtību, izmantojot kalkulatoru; iestatiet leņķa vienību kalkulatorā uz grādiem.
   • Reiziniet kopējo spēku ar cosθ. Mūsu piemērā: 10 x 0,866 = 8,66 N - tas ir spēks, kura virziens sakrīt ar kustības virzienu.
10. 10 Reiziniet atbilstošo spēku ar attālumu, lai aprēķinātu darbu. Mūsu piemērā: 8,66 (H) x 20 (m) = 173,2 J.

2. metode no 5: aprēķiniet enerģiju (J) no noteiktas jaudas (W)

1. 1 Jauda un enerģija. Jaudu mēra vatos (W) un apraksta enerģijas maiņas, pārveidošanas, pārvades vai patēriņa ātrumu, ko mēra džoulos (J).Lai aprēķinātu enerģiju (J) noteiktai jaudai (W), jums jāzina laika ilgums.
2. 2 Lai aprēķinātu enerģiju (J), reiziniet jaudu (W) ar laiku (-iem). Ierīce ar jaudu 1 W patērē 1 J enerģijas ik pēc 1 s. Piemēram, aprēķināsim 60 W spuldzes patērēto enerģiju 120 sekundes: 60 (W) x 120 (s) = 7200 J
   • Šī formula attiecas uz jebkuru jaudu, ko mēra vatos, bet to visbiežāk izmanto uzdevumos, kas saistīti ar elektrību.

3. metode no 5: kinētiskās enerģijas (J) aprēķināšana

1. 1 Kinētiskā enerģija ir kustības enerģija. To var izteikt džoulos (J).
   • Kinētiskā enerģija ir līdzvērtīga darbam, kas veikts, lai paātrinātu nekustīgu ķermeni līdz noteiktam ātrumam. Sasniedzot noteiktu ātrumu, ķermeņa kinētiskā enerģija paliek nemainīga, līdz tā tiek pārvērsta siltumā (no berzes), gravitācijas potenciālajā enerģijā (pārvietojoties pret gravitāciju) vai cita veida enerģijā.
2. 2 Atrodiet savu ķermeņa svaru. Piemēram, aprēķiniet velosipēda un velosipēdista kinētisko enerģiju. Riteņbraucēja svars ir 50 kg, bet velosipēda svars - 20 kg, kas nozīmē, ka kopējais ķermeņa svars ir 70 kg (uzskatiet velosipēdu un riteņbraucēju par vienu ķermeni, jo tie pārvietojas vienā virzienā un ar tādu pašu ātrumu).
3. 3 Aprēķiniet ātrumu. Ja uzdevumā ir norādīts ātrums, pārejiet pie nākamās darbības; pretējā gadījumā aprēķiniet to, izmantojot vienu no tālāk norādītajām metodēm. Ņemiet vērā, ka ātruma virziens šeit ir niecīgs; turklāt pieņemsim, ka velosipēdists brauc taisnā līnijā.
   • Ja riteņbraucējs brauca ar nemainīgu ātrumu (bez paātrinājuma), izmēriet nobraukto attālumu (m) un daliet to ar laiku (-iem), kas vajadzīgs, lai veiktu šo attālumu. Tas dos jums vidējo ātrumu.
   • Ja velosipēdists paātrināja ātrumu un paātrinājuma vērtība un kustības virziens nemainījās, tad ātrumu noteiktā laikā t aprēķina pēc formulas: paātrinājums x t + sākotnējais ātrums. Laiku mēra sekundēs, ātrumu m / s, paātrinājumu m / s.
4. 4 Pievienojiet vērtības formulai. Kinētiskā enerģija = (1/2) mv, kur m ir masa, v ir ātrums. Piemēram, ja velosipēdista ātrums ir 15 m / s, tad viņa kinētiskā enerģija K = (1/2) (70 kg) (15 m / s) = (1/2) (70 kg) (15 m / s) (15 m / s) = 7875 kg ∙ m / s = 7875 N ∙ m = 7875 J
   • Kinētiskās enerģijas aprēķināšanas formula ir iegūta no darba definīcijas (W = FΔs) un kinemātiskā vienādojuma (v = v₀ + 2aΔs, kur Δs ir nobrauktais attālums).

4. metode no 5: Siltuma daudzuma (J) aprēķināšana

1. 1 Atrodiet sakarsētā ķermeņa masu. Lai to izdarītu, izmantojiet svarus vai atsperu svarus. Ja ķermenis ir šķidrums, vispirms nosveriet tukšo trauku (kurā ielejat šķidrumu), lai atrastu tā masu. Pēc šķidruma nosvēršanas no šīs vērtības atņemiet tukšā trauka masu, lai atrastu šķidruma masu. Piemēram, ņemiet vērā ūdeni, kas sver 500 g.
   • Lai rezultātu varētu izmērīt džoulos, masa jāmēra gramos.
2. 2 Atrodiet ķermeņa īpašo siltumu. To var atrast ķīmijas, fizikas mācību grāmatā vai internetā. Ūdens īpatnējā siltuma jauda ir 4,19 J / g.
   • Īpatnējais siltums nedaudz mainās atkarībā no temperatūras un spiediena. Piemēram, dažos avotos ūdens īpatnējā siltuma jauda ir 4,18 J / g (jo dažādi avoti izvēlas dažādas "atsauces temperatūras" vērtības).
   • Temperatūru var izmērīt Kelvina vai Celsija grādos (jo starpība starp abām temperatūrām būs vienāda), bet ne Fārenheita grādos.
3. 3 Atrodiet ķermeņa sākuma temperatūru. Ja ķermenis ir šķidrs, izmantojiet termometru.
4. 4 Sildiet ķermeni un atrodiet tā galīgo temperatūru. Tādā veidā jūs varat atrast siltuma daudzumu, kas tiek nodots ķermenim, kad tas tiek uzkarsēts.
   • Ja vēlaties atrast kopējo enerģiju, kas pārvērsta siltumā, sākotnējo ķermeņa temperatūru uzskata par absolūtu nulli (0 Kelvina vai -273,15 Celsija). Tas parasti neattiecas.
5. 5 Atņemiet ķermeņa sākuma temperatūru no beigu temperatūras, lai atrastu ķermeņa temperatūras izmaiņas. Piemēram, ūdens tiek uzkarsēts no 15 grādiem pēc Celsija līdz 35 grādiem pēc Celsija, tas ir, ūdens temperatūras izmaiņas ir 20 grādi pēc Celsija.
6. 6 Reiziniet ķermeņa svaru, tā īpatnējo siltumu un ķermeņa temperatūras izmaiņas. Formula: H = mcΔT, kur ΔT ir temperatūras izmaiņas. Mūsu piemērā: 500 x 4,19 x 20 = 41,900 J
   • Siltumu dažreiz mēra kalorijās vai kilokalorijās. Kalorijas ir siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai paaugstinātu 1 grama ūdens temperatūru par 1 grādu pēc Celsija; kilokalorijas ir siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai paaugstinātu 1 kg ūdens temperatūru par 1 grādu pēc Celsija. Iepriekš minētajā piemērā 500 gramu ūdens temperatūras paaugstināšanai par 20 grādiem pēc Celsija būtu nepieciešamas 10 000 kalorijas jeb 10 kcal.

5. metode no 5: Elektriskās enerģijas (J) aprēķināšana

1. 1 Tas apraksta metodi enerģijas plūsmas aprēķināšanai elektriskajā ķēdē. Ir sniegts praktisks piemērs, uz kura pamata var atrisināt fiziskas problēmas. Vispirms aprēķināsim jaudu pēc formulas P = I x R, kur I ir strāvas stiprums (A), R ir pretestība (omi). Jūs atradīsit jaudu (W), ar kuru jūs varat aprēķināt enerģiju (J) (sk. Otro nodaļu).
2. 2 Paņemiet rezistoru. Rezistora pretestības vērtību (omi) norāda ar ciparu vai krāsu marķējumu. Jūs varat arī noteikt rezistora pretestību, pievienojot to ommetram vai multimetram. Piemēram, ņemsim 10 omu rezistoru.
3. 3 Pievienojiet rezistoru strāvas avotam. Lai to izdarītu, izmantojiet krokodila skavas vai eksperimentālu statīvu ar elektrisko ķēdi.
4. 4 Izvadiet strāvu caur ķēdi noteiktu laiku. Piemēram, dariet to 10 sekundes.
5. 5 Nosakiet strāvas stiprumu. Lai to izdarītu, izmantojiet ampērmetru vai multimetru. Piemēram, strāva ir 100 mA = 0,1 A.
6. 6 Aprēķiniet jaudu (W), izmantojot formulu P = I x R. Mūsu piemērā: P = 0,1 x 10 = 0,01 x 10 = 0,1 W = 100 mW
7. 7 Reiziniet jaudu un laiku, lai atrastu enerģiju (J). Mūsu piemērā: 0,1 (W) x 10 (s) = 1 J.
   • Tā kā 1 džouls ir maza vērtība un elektroierīču jauda ir norādīta vatos, milivatos un kilovatos, mājokļu un komunālajā sektorā enerģiju parasti mēra kilovatstundās. Ja 1 W = 1 J / s, tad 1 J = 1 W ∙ s; ja 1 kW = 1 kJ / s, tad 1 kJ = 1 kW ∙ s. Tā kā 1 h = 3600 s, tad 1 kW ∙ h = 3600 kW ∙ s = 3600 kJ = 3600000 J.

Padomi

• SI enerģiju un darbu mēra arī ergos. 1 erg = 1 dyne (spēka mērvienība) x 1 cm. 1 J = 10 000 000 erg.

Brīdinājumi

• Džouls un ņūtonmetrs ir darba mērvienības. Džouli mēra enerģiju un paveikto darbu, kad ķermenis pārvietojas taisnā līnijā. Ja ķermenis griežas, mērvienība ir ņūtonmetrs.

Ko tev vajag

Darbs un kinētiskā enerģija:

• Hronometrs vai taimeris
• svari
• Kosinusa kalkulators

Elektriskā enerģija:

• Rezistors
• Vadi vai eksperimentāls statīvs
• Multimetrs (vai ommetrs un ampērmetrs)
• Krokodila klipi

Siltuma daudzums:

• Apsildāms korpuss
• Siltuma avots (piemēram, deglis)
• Termometrs
• Rokasgrāmata apsildāmā ķermeņa īpatnējā siltuma noteikšanai