Joules ን ለማስላት 5 መንገዶች

2024 ደራሲ ደራሲ: Jason Gerald | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-19 22:11

በብሪቲሽ የፊዚክስ ሊቅ ጄምስ ኤድዋርድ ጁሌ ስም የተሰየመው ጆሌ (ጄ) ከዓለም አቀፍ ሜትሪክ ስርዓት መሠረታዊ ክፍሎች አንዱ ነው። ጁሉ እንደ ሥራ ፣ ኃይል እና ሙቀት አሃድ ሆኖ የሚያገለግል ሲሆን በሳይንሳዊ ትግበራዎች ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ውሏል። መልሶችዎን በጅሎች ውስጥ ከፈለጉ ሁል ጊዜ መደበኛ የሳይንሳዊ አሃዶችን መጠቀሙን ያረጋግጡ። የእግር-ፓውንድ ወይም የእንግሊዝ ሙቀት ክፍል (BTU) አሁንም በአንዳንድ መስኮች ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል ፣ ግን በፊዚክስ የቤት ሥራዎ ውስጥ አይደለም።

ደረጃ

ዘዴ 1 ከ 5 - በጁሉሎች ውስጥ ሥራን ማስላት

ደረጃ 1. ሥራን በፊዚክስ ይረዱ።

በአንድ ክፍል ውስጥ ሳጥን ከገፉ ፣ ጥረት አድርገዋል። ሳጥኑን ወደ ላይ ከፍ ካደረጉ እርስዎም ጥረት አድርገዋል። በ “ንግድ” ውስጥ መኖር ያለባቸው ሁለት አስፈላጊ መመዘኛዎች አሉ-

የተረጋጋ ዘይቤን ይሰጣሉ።
ይህ ኃይል ነገሮች ከኃይል ጋር በአንድ አቅጣጫ እንዲንቀሳቀሱ ያደርጋል።

ደረጃ 2. የንግድ ትርጉሙን ይረዱ።

ጥረት ለማስላት ቀላል ነው። የኃይል መጠንን እና ነገሩ የተጓዘበትን አጠቃላይ ርቀት ብቻ ያባዙ። ብዙውን ጊዜ ሳይንቲስቶች ኃይልን በኒውተን እና ርቀትን በሜትር ይገልፃሉ። ሁለቱንም እነዚህን ክፍሎች የሚጠቀሙ ከሆነ ፣ የተገኘው የሥራ ክፍል ጁሉስ ነው።

ስለ ንግድ ሥራ ጥያቄን በሚያነቡበት በማንኛውም ጊዜ ፣ ዘይቤው የት እንዳለ ያስቡ እና ያስቡ። ሳጥኑን ከፍ ካደረጉ ሳጥኑ ወደ ላይ እንዲንቀሳቀስ ወደ ላይ ከፍ ያድርጉት። ስለዚህ ፣ ሳጥኑ የሚጓዝበት ርቀት ከፍ ብሎ ወደ ላይ ከፍ ብሏል። ሆኖም ፣ በሚቀጥለው ጊዜ ከሳጥኑ ጋር ወደፊት ሲራመዱ ፣ በዚህ ሂደት ውስጥ ምንም ጥረት አይደረግም። ሳጥኑ እንዳይወድቅ አሁንም ወደ ላይ ቢገፉትም ፣ ከእንግዲህ ወደ ላይ አይንቀሳቀስም።

ደረጃ 3. የተፈናቀለውን የጅምላ ብዛት ይፈልጉ።

እሱን ለማንቀሳቀስ የሚያስፈልገውን ኃይል ለማስላት የአንድ ነገር ብዛት ያስፈልጋል። በእኛ ምሳሌ ፣ ጭነቱ 10 ኪሎግራም (ኪ.ግ) ክብደት አለው እንበል።

ፓውንድ ወይም ሌሎች መደበኛ ያልሆኑ አሃዶችን ከመጠቀም ይቆጠቡ ፣ ወይም የመጨረሻው መልስዎ በጅሎች ውስጥ አይሆንም።

ደረጃ 4. ቅጥውን አስሉ።

አስገድድ = ጅምላ x ማፋጠን። በእኛ ምሳሌ ፣ ክብደቱን በቀጥታ ወደ ላይ ማንሳት ፣ የምንሠራው ፍጥነት በስበት ኃይል ምክንያት ነው ፣ ይህም በመደበኛ ሁኔታዎች ውስጥ ዕቃውን ወደ ታች በ 9.8 ሜትር/ሰከንድ ያፋጥነዋል።². (10 ኪ.ግ) x (9.8 ሜ/ሰ) በማባዛት ሸክማችንን ወደ ላይ ከፍ ለማድረግ የሚያስፈልገውን ኃይል ያሰሉ²) = 98 ኪ.ግ ሜ/ሰ² = 98 newtons (N)።

ነገሩ በአግድም ከተንቀሳቀሰ የስበት ኃይል ምንም ውጤት የለውም። ችግሩ ግጭትን ለመቋቋም የሚያስፈልገውን ኃይል እንዲያሰሉ ሊጠይቅዎት ይችላል። ችግሩ አንድ ነገር ሲገፋ ፍጥነቱን የሚነግርዎት ከሆነ የታወቀውን ፍጥነቱን በጅምላ ማባዛት ይችላሉ።

ደረጃ 5. የተጓዘውን መፈናቀል ይለኩ።

ለዚህ ምሳሌ ፣ አንድ ጭነት ወደ 1.5 ሜትር (ሜትር) ከፍታ ይነሳል እንበል። መፈናቀሉ በሜትሮች መለካት አለበት ፣ ወይም የመጨረሻው መልስዎ በጅሎች ውስጥ አይሆንም።

ደረጃ 6. ኃይሉን በማፈናቀል ማባዛት።

የ 98 ኒውተን ክብደትን 1.5 ሜትር ከፍታ ለማንሳት 98 x 1.5 = 147 የሥራ ሥራዎችን መሥራት ያስፈልግዎታል።

ደረጃ 7. እቃውን በተወሰነ ማዕዘን ለማንቀሳቀስ የተሰራውን ስራ ያሰሉ።

ከላይ ያለው ምሳሌአችን ቀላል ነው - አንድ ሰው በአንድ ነገር ላይ ወደፊት ኃይልን ይሠራል ፣ እና ነገሩ ወደ ፊት ይሄዳል። አንዳንድ ጊዜ የጉዳዩ አቅጣጫ እና የእቃው እንቅስቃሴ አንድ አይደለም ፣ ምክንያቱም በእቃው ላይ የሚሠሩ በርካታ ኃይሎች አሉ። በሚቀጥለው ምሳሌ ፣ አንድ ልጅ በ 30º ማእዘን ላይ ገመዱን ወደ ላይ በመሳብ 25 ሜትር በጠፍጣፋ በረዶ ለመሳብ የሚያስፈልጉትን የጁሎች ብዛት እናሰላለን። ለዚህ ችግር ሥራ = ኃይል x ኮሲን (θ) x መፈናቀል። ምልክቱ የግሪክ ፊደል ቴታ ነው ፣ እና በኃይል አቅጣጫ እና በእንቅስቃሴ አቅጣጫ መካከል ያለውን አንግል ይገልጻል።

ደረጃ 8. የተተገበረውን ጠቅላላ ኃይል ይፈልጉ።

ለዚህ ችግር ፣ አንድ ልጅ በ 10 ኒውቶኖች ኃይል ሕብረቁምፊ ይጎትታል እንበል።

ችግሩ ወደ ቀኝ ፣ ወደ ላይ የሚወጣ ኃይል ወይም በእንቅስቃሴ አቅጣጫ ኃይልን የሚያደርግ ከሆነ ፣ እነዚህ ኃይሎች ቀድሞውኑ የ x ኮሳይን (θ) የኃይል ክፍልን ይይዛሉ ፣ እና ወደፊት መዝለል እና እሴቶቹን ማባዛቱን መቀጠል ይችላሉ።

ደረጃ 9. ተጓዳኝ ኃይልን ያሰሉ።

ጥቂት ቅጦች ብቻ መንሸራተቻውን ወደ ፊት ይጎትቱታል። ሕብረቁምፊው ወደ ላይ እያመለከተ ፣ ሌላ ኃይል ወደ ስበት በመሳብ ወደ ላይ ለመሳብ ይሞክራል። በእንቅስቃሴው አቅጣጫ የተተገበረውን ኃይል ያስሉ

በእኛ ምሳሌ ፣ በጠፍጣፋ በረዶ እና በገመድ መካከል ያለው አንግል 30º ነው።
Cos (θ) አስሉ። cos (30º) = (√3)/2 = በግምት 0.866። ይህንን እሴት ለማግኘት ካልኩሌተር መጠቀም ይችላሉ ፣ ነገር ግን ካልኩሌተርዎ እንደ አንግል መለኪያዎ (ዲግሪዎች ወይም ራዲአኖች) ተመሳሳይ አሃዶችን መጠቀሙን ያረጋግጡ።
ጠቅላላውን ኃይል x cos (θ) ያባዙ። በእኛ ምሳሌ ፣ 10 N x 0.866 = 8.66 ኃይሎች በእንቅስቃሴ አቅጣጫ።

ደረጃ 10. የኃይል x መፈናቀልን ማባዛት።

አሁን በእንቅስቃሴው አቅጣጫ የሚገፋውን ኃይል ስለምናውቀው ሥራውን እንደተለመደው ማስላት እንችላለን። የእኛ ችግር መንሸራተቻው ወደ 20 ሜትር ወደፊት እንደሚሄድ ይነግረናል ፣ ስለሆነም 8.66 N x 20 ሜትር = 173.2 የሥራ ሥራዎችን ያስሉ።

ዘዴ 2 ከ 5 - Joules ን ከ Watts ማስላት

ደረጃ 1. ኃይልን እና ኃይልን ይረዱ።

ዋት የኃይል አሃድ ወይም የኃይል አጠቃቀም (ኃይል በጊዜ የተከፋፈለ) ነው። ጁሌ የኃይል አሃድ ሆኖ ሳለ። ዋትስን ወደ ጁልስ ለመለወጥ ፣ ሰዓቱን መወሰን ያስፈልግዎታል። የኤሌክትሪክ ፍሰቱ ረዘም ባለ መጠን ጥቅም ላይ የሚውለው ኃይል ይበልጣል።

ደረጃ 2. Joules ን ለማግኘት Watts ን በሰከንዶች ያባዙ።

የ 1 ዋት መሣሪያ በየ 1 ሴኮንድ 1 ጁሌ ኃይልን ይወስዳል። የዋትስን ብዛት በሰከንዶች ካባዙት ጁሉስን ያገኛሉ። የ 60 ዋ መብራት በ 120 ሰከንዶች ውስጥ ምን ያህል ኃይል እንደሚወስድ ለማወቅ ፣ 60 ዋት x 120 ሰከንዶች = 7,200 Joules ማባዛት ያስፈልግዎታል።

ይህ ቀመር በ Watts ውስጥ ለተገለፀው ለማንኛውም ኃይል ሊያገለግል ይችላል ፣ ግን በአጠቃላይ በኤሌክትሪክ ውስጥ።

ዘዴ 3 ከ 5 - በጁሉስ ውስጥ የኪነቲክ ኃይልን ማስላት

ደረጃ 1. የኪነታዊ ኃይልን ይረዱ።

የኪነቲክ ኃይል በእንቅስቃሴ መልክ የኃይል መጠን ነው። ልክ እንደ ሌሎች የኃይል አሃዶች ፣ የኪነቲክ ኃይል በጅሎች ውስጥ ሊፃፍ ይችላል።

የማይንቀሳቀስ ነገርን ለተወሰነ ፍጥነት ለማፋጠን ከተሠራው ሥራ መጠን ጋር እኩል ነው። ዕቃው ወደዚያ ፍጥነት ከደረሰ በኋላ ኃይሉ ወደ ሙቀት (ከግጭት) ፣ የስበት ኃይል (ከስበት ኃይል ከመንቀሳቀስ) ወይም ሌሎች የኃይል አይነቶች እስኪቀየር ድረስ ነገሩ የተወሰነ የኪነታዊ ኃይል ይይዛል።

ደረጃ 2. የነገሩን ብዛት ይፈልጉ።

ለምሳሌ ፣ የብስክሌት እና የብስክሌተኛውን የኪነታዊ ኃይል እንለካለን። ለምሳሌ ፣ ጋላቢው 50 ኪ.ግ ክብደት ያለው ሲሆን ብስክሌቱ 20 ኪ.ግ ክብደት አለው ፣ ለጠቅላላው ክብደት 70 ኪ. አሁን ሁለቱን በ 70 ኪ.ግ ክብደት እንደ አንድ ነገር እንቆጥራቸዋለን ምክንያቱም ሁለቱም በተመሳሳይ ፍጥነት ስለሚንቀሳቀሱ።

ደረጃ 3. ፍጥነቱን አስሉ።

የብስክሌተኛውን ፍጥነት ወይም ፍጥነት አስቀድመው ካወቁ ይፃፉ እና ይቀጥሉ። ፍጥነቱን ማስላት ከፈለጉ ከታች ካሉት ዘዴዎች ውስጥ አንዱን ይጠቀሙ። ምንም እንኳን ምህፃረ ቃል ቁ ብዙውን ጊዜ ጥቅም ላይ የሚውል ቢሆንም ፍጥነትን እንጂ ፍጥነትን አለመፈለግን ልብ ይበሉ (ይህም በተሰጠው አቅጣጫ ፍጥነት ነው)። ብስክሌተኛ የሚያደርጋቸውን ማናቸውም ተራዎች ችላ ይበሉ እና አጠቃላይ ርቀቱ ቀጥ ባለ መስመር ተሸፍኗል ብለው ያስቡ።

ብስክሌተኛው በቋሚ ፍጥነት የሚንቀሳቀስ ከሆነ (የማይፋጠን) ከሆነ ፣ ብስክሌተኛው በሜትሮች የሚጓዝበትን ርቀት ይለኩ እና ያንን ርቀት ለመሸፈን በሚወስደው የሰከንዶች ብዛት ይከፋፍሉ። ይህ ስሌት አማካይ ፍጥነቱን ያስገኛል ፣ በዚህ ሁኔታ ውስጥ ከፈጣን ፍጥነት ጋር እኩል ነው።
ብስክሌተኛው የማያቋርጥ ፍጥጫ ካጋጠመው እና አቅጣጫውን ካልለወጠ ፣ ፍጥነቱን በወቅቱ ያስሉ t t ((ማፋጠን) (t) + የመጀመሪያ ፍጥነትን ቀመር በመጠቀም። ጊዜን ለመለካት ፣ ሜትር/ሰከንድ ፍጥነት ለመለካት ሰከንድ ፣ እና ሜ/ሰ ይጠቀሙ² ፍጥነትን ለመለካት።

ደረጃ 4. እነዚህን ቁጥሮች በሚከተለው ቀመር ይሰኩ።

የኪነቲክ ኃይል = (1/2) ሜትር ቁ ². ለምሳሌ ፣ ብስክሌት ነጂ በ 15 ሜ/ሰ ፍጥነት የሚንቀሳቀስ ከሆነ ፣ የእሱ ኪነታዊ ኃይል EK = (1/2) (70 ኪ.ግ) (15 ሜ/ሰ)² = (1/2) (70 ኪ.ግ) (15 ሜ/ሰ) (15 ሜ/ሰ) = 7875 ኪ.ግ²/ሰ² = 7875 ኒውተን ሜትሮች = 7875 joules።

የኪነቲክ ኃይል ቀመር ከሥራ ትርጓሜ ፣ W = FΔs እና ከኪነማዊ እኩልታ v ሊገኝ ይችላል² = ቁ₀² + 2 ሀ. s በአቀማመጥ ወይም በተጓዘበት ርቀት ላይ ለውጥን ይወክላል።

ዘዴ 4 ከ 5 - በጁልስ ውስጥ ሙቀትን ማስላት

ደረጃ 1. የሚሞቀውን የጅምላ ብዛት ይፈልጉ።

እሱን ለመለካት ሚዛን ወይም የፀደይ ሚዛን ይጠቀሙ። ነገሩ ፈሳሽ ከሆነ በመጀመሪያ ፈሳሹ የሚገኝበትን ባዶ ዕቃ ይለኩ እና ክብደቱን ያግኙ። የፈሳሹን ብዛት ለማግኘት ከእቃ መያዣው ብዛት እና ፈሳሹን መቀነስ ያስፈልግዎታል። ለዚህ ምሳሌ ፣ እቃው 500 ግራም ውሃ ነው እንበል።

ግራሞችን ይጠቀሙ ፣ ሌሎች አሃዶችን አይደለም ፣ ወይም ውጤቱ ጁሎች አይሆንም።

ደረጃ 2. የነገሩን የተወሰነ ሙቀት ያግኙ።

ይህ መረጃ በኬሚስትሪ ማጣቀሻዎች ውስጥ ፣ በመፅሃፍም ሆነ በመስመር ላይ ሊገኝ ይችላል። ለውሃ ፣ የ ‹C› ልዩ ሙቀት ለእያንዳንዱ ዲግሪ ሴልሲየስ የሚሞቅበት 4.19 ጁል ነው - ወይም 4.1855 ፣ ትክክለኛውን ዋጋ ከፈለጉ።

ትክክለኛው የተወሰነ ሙቀት በሙቀት እና ግፊት ላይ በመመርኮዝ በትንሹ ይለያያል። የተለያዩ ድርጅቶች እና የመማሪያ መጽሐፍት የተለያዩ መደበኛ የሙቀት መጠኖችን ይጠቀማሉ ፣ ስለዚህ የተወሰነውን የውሃ ሙቀት እንደ 4.179 ተዘርዝረው ማየት ይችላሉ።
ለሁለቱም አሃዶች የሙቀት ልዩነት አንድ ስለሆነ (በ 3ºC የሆነ ነገር ማሞቅ በ 3 ኬልቪን ማሞቅ ነው) ምክንያቱም ከሴልሺየስ ይልቅ ኬልቪንን መጠቀም ይችላሉ። ፋራናይት አይጠቀሙ ፣ አለበለዚያ ውጤቶችዎ በጅሎች ውስጥ አይሆኑም።

ደረጃ 3. የነገሩን የመጀመሪያ ሙቀት ያግኙ።

ነገሩ ፈሳሽ ከሆነ የሜርኩሪ ቴርሞሜትር መጠቀም ይችላሉ። ለአንዳንድ ዕቃዎች የምርመራ ቴርሞሜትር ሊፈልጉ ይችላሉ።

ደረጃ 4. እቃውን ያሞቁ እና የሙቀት መጠኑን እንደገና ይለኩ።

ይህ በማሞቅ ጊዜ የነገሩን የሙቀት መጠን ይለካል።

እንደ ሙቀት የተከማቸውን አጠቃላይ የኃይል መጠን ለመለካት ከፈለጉ ፣ የመጀመሪያው የሙቀት መጠን ፍጹም ዜሮ ነው ብለው መገመት ይችላሉ -0 ኬልቪን ወይም -273.15ºC። ይህ በጣም ጠቃሚ አይደለም።

ደረጃ 5. የመጀመሪያውን የሙቀት መጠን ከማሞቂያው የሙቀት መጠን ይቀንሱ።

ይህ ቅነሳ በእቃው ውስጥ የሙቀት ለውጥ ደረጃን ያስከትላል። ውሃው ከዚህ ቀደም 15 ዲግሪ ሴልሺየስ እንደነበረ እና ወደ 35 ዲግሪ ሴልሺየስ ሲሞቅ ፣ ሙቀቱ ወደ 20 ዲግሪ ሴልሺየስ ይለወጣል።

ደረጃ 6. የእቃውን ብዛት በልዩ ሙቀት እና በሙቀቱ ለውጥ መጠን ያባዙ።

ቀመር የተፃፈው Q = mc T ሲሆን ፣ ቲ የሙቀት ለውጥ በሚሆንበት። ለዚህ ምሳሌ ፣ 500g x 4 ፣ 19 x 20 ፣ ወይም 41,900 joules ይሆናል።

ሙቀት ብዙ ጊዜ በካሎሪ ወይም በኬሎሎሪ ሜትሪክ ስርዓት ውስጥ ይፃፋል። አንድ ካሎሪ የ 1 ግራም ውሀን የሙቀት መጠን በ 1 ዲግሪ ሴልሺየስ ለማሳደግ የሚያስፈልገው የሙቀት መጠን ነው ፣ አንድ ኪሎግራም ደግሞ 1 ኪሎግራም ውሃ በ 1 ዲግሪ ሴልሺየስ ከፍ እንዲል የሚያስፈልገው የሙቀት መጠን ነው። ከላይ በምሳሌው ውስጥ የ 500 ግራም ውሃ የሙቀት መጠንን በ 20 ዲግሪ ሴልሺየስ ማሳደግ 10,000 ካሎሪዎችን ወይም 10 ኪሎግራሞችን ይጠቀማል።

ዘዴ 5 ከ 5 - ጁሎችን እንደ ኤሌክትሪክ ኃይል ማስላት

ደረጃ 1. በኤሌክትሪክ ዑደት ውስጥ ያለውን የኃይል ፍሰት ለማስላት ከዚህ በታች ያሉትን ደረጃዎች ይጠቀሙ።

ከዚህ በታች ያሉት እርምጃዎች እንደ ተግባራዊ ምሳሌዎች ተዘርዝረዋል ፣ ግን የተፃፉ የፊዚክስ ችግሮችን ለመረዳት ዘዴውን መጠቀምም ይችላሉ። በመጀመሪያ ፣ P = I የሚለውን ቀመር በመጠቀም የኃይል P ን እናሰላለን² x R ፣ እኔ የአሁኑ በአምፔሬስ ውስጥ ባለሁበት እና አር በኦምኤም ውስጥ ተቃውሞ ነው። እነዚህ አሃዶች በዋት ውስጥ ኃይልን ያመርታሉ ፣ ስለሆነም ከዚህ በመነሳት በቀዳሚው ደረጃ ቀመሩን በ joules ውስጥ ኃይልን ለማስላት እንችላለን።

ደረጃ 2. ተከላካይ ይምረጡ።

ተቃዋሚዎች የሚለኩት በ ohms ነው ፣ መጠኖች በቀጥታ የተፃፉ ወይም በቀለም መስመሮች ስብስብ የተወከሉት። እንዲሁም ከኦሚሜትር ወይም መልቲሜትር ጋር በማገናኘት የተቃዋሚውን ተቃውሞ መሞከር ይችላሉ። ለዚህ ምሳሌ ፣ ተቃዋሚው 10 ohms ነው ብለን እንገምታለን።