Як вылічыць джоўль

Відэа: Эвакуатор своими руками. Часть 2.

Задаволены

крокі
Метад 1 з 5: Вылічэнне працы (Дж)
Метад 2 з 5: Вылічэнне энергіі (Дж) па дадзенай магутнасці (Вт)
Метад 3 з 5: Вылічэнне кінэтычнай энергіі (Дж)
Метад 4 з 5: Вылічэнне колькасці цеплыні (Дж)
Метад 5 з 5: Вылічэнне электрычнай энергіі (Дж)
парады
папярэджання
Што вам спатрэбіцца

Джоўль (Дж) - гэта адна з найважнейшых адзінак вымярэння ў Міжнароднай сістэме адзінак (СІ). У джоўль вымяраецца праца, энергія і колькасць цеплыні. Каб прадставіць канчатковы вынік у джоўль, працуйце з адзінкамі вымярэння, прынятымі ў СІ.Калі ў задачы дадзены іншыя адзінкі вымярэння, канвертуе іх у адзінкі вымярэння з Міжнароднай сістэмы адзінак.

крокі

Метад 1 з 5: Вылічэнне працы (Дж)

1 Паняцце працы ў фізіцы. Калі вы пераносіце скрынку, то вы здзейсніце працу. Калі вы падніміце скрынку, то вы здзейсніце працу. Каб праца была выкананая, неабходна захаванне дзвюх умоў:
- Вы прыкладваеце пастаянную сілу.
- Пад дзеяннем прыкладзенай сілы цела перамяшчаецца па кірунку дзеяння сілы.
2 Вылічыце працу. Для гэтага перемножьте сілу і адлегласць (на якое перамясцілася цела). У СІ сіла вымяраецца ў Ньютана, а адлегласць у метрах. Калі вы выкарыстоўваеце гэтыя адзінкі, атрыманая праца будзе вымярацца ў джоўль.
- Пры вырашэнні задач вызначыце кірунак прыкладзенай сілы. Падымаючы скрынку, сіла накіравана знізу ўверх, але калі вы возьмеце скрынку ў рукі і пройдзеце некаторы адлегласць, то вы не здзейсніце працу - вы прыкладваеце сілу, каб скрынка не ўпала, але пад дзеяннем гэтай сілы скрынка не перамяшчаецца.
3 Знайдзіце масу цела. Яна неабходна для вылічэнні сілы, якую трэба прыкласці, каб перамясціць цела. Разгледзім прыклад: вылічыце працу, здзяйсняюць спартсменам пры ўздыме (з падлогі да грудзей) штангі масай 10 кг.
- Калі ў задачы дадзены нестандартныя адзінкі вымярэння, канвертуе іх у адзінкі вымярэння СІ.
4 Вылічыце сілу. Сіла = маса х паскарэнне. У нашым прыкладзе ўлічваем паскарэнне вольнага падзення, якое роўна 9,8 м / с. Сіла, якую трэба прыкласці, каб перамясціць штангу ўверх, роўная 10 (кг) х 9,8 (м / с) = 98 кг ∙ м / с = 98 Н.
- Калі цела перамяшчаецца ў гарызантальнай плоскасці, ня улічвайце паскарэнне вольнага падзення. Магчыма, у задачы запатрабуюць вылічыць сілу, неабходную для пераадолення трэння. Калі паскарэнне ў задачы дадзена, проста памножце яго на дадзеную масу цела.
5 Вымерайце пройдзеная адлегласць. У нашым прыкладзе дапусцім, што штанга падымаецца на вышыню 1,5 м. (Калі ў задачы дадзены нестандартныя адзінкі вымярэння, канвертуе іх у адзінкі вымярэння СІ.)
6 Памножце сілу на адлегласць. Для таго, каб падняць штангу масай 10 кг на вышыню 1,5 м, спартсмен зробіць працу, роўную 98 х 1,5 = 147 Дж.
7 Вылічыце працу, калі сіла накіравана пад вуглом. Папярэдні прыклад быў даволі просты: напрамкі сілы і руху цела супадалі. Але ў некаторых выпадках сіла накіравана пад вуглом да кірунку руху. Разгледзім прыклад: вылічыце працу, здзяйсняюць дзіцем, які цягне сані на адлегласць 25 м за вяроўку, якая мае адхіленне ад гарызанталі ў 30º. У гэтым выпадку праца = сіла х косінус (θ) х адлегласць. Кут θ - гэта кут паміж кірункам сілы і кірункам руху.
8 Знайдзіце агульную прыкладзеную сілу. У нашым прыкладзе дапусцім, што дзіця прыкладвае сілу, роўную 10 Н.
- Калі ў задачы сказана, што сіла накіраваная ўверх, або направа / налева, ці яе кірунак супадае з кірункам руху цела, то для вылічэнні працы проста перемножьте сілу і адлегласць.
9 Вылічыце адпаведную сілу. У нашым прыкладзе толькі некаторая частка ад агульнай сілы цягне сані наперад. Так як вяроўка накіраваная ўверх (пад вуглом да гарызанталі), іншая частка ад агульнай сілы спрабуе прыпадняць сані. Таму вылічыце сілу, кірунак якой супадае з кірункам руху.
- У нашым прыкладзе кут θ (паміж зямлёй і вяроўкай) роўны 30º.
- cosθ = cos30º = (√3) / 2 = 0,866. Знайдзіце гэта значэнне пры дапамозе калькулятара; у якасці адзінкі вымярэння кута ў калькулятары ўсталюеце градусы.
- Памножце агульную сілу на cosθ. У нашым выпадку: 10 х 0,866 = 8,66 Н - гэта сіла, кірунак якой супадае з кірункам руху.
10 Памножце адпаведную сілу на адлегласць, каб вылічыць працу. У нашым выпадку: 8,66 (Н) х 20 (м) = 173,2 Дж.

Метад 2 з 5: Вылічэнне энергіі (Дж) па дадзенай магутнасці (Вт)

1 Магутнасць і энергія. Магутнасць вымяраецца ў ватах (Вт) і характарызуе хуткасць змены, пераўтварэння, перадачы або спажывання энергіі, якая вымяраецца ў джоўль (Дж).Каб вылічыць энергію (Дж) па дадзенай магутнасці (Вт), неабходна ведаць адрэзак часу.
2 Для вылічэнні энергіі (Дж) памножце магутнасць (Вт) на час (с). Прылада, магутнасць якога роўная 1 Вт, спажывае 1 Дж энергіі за кожную 1 с. Напрыклад, вылічым энергію, спажываную лямпачкай магутнасцю 60 Вт на працягу 120 секунд: 60 (Вт) х 120 (с) = 7200 Дж
- Гэтая формула дакладная для любой магутнасці, вымеранай у ватах, але часцей за ўсё ўжываецца ў задачах з удзелам электрычнасці.

Метад 3 з 5: Вылічэнне кінэтычнай энергіі (Дж)

1 Кінэтычная энергія - гэта энергія руху. Яна можа быць выяўлена ў джоўль (Дж).
- Кінэтычная энергія эквівалентная працы, дасканалай для паскарэння нерухомага цела да пэўнай хуткасці. Дасягнуўшы пэўнай хуткасці, кінэтычная энергія цела застаецца сталай да таго часу, пакуль не пераўтворыцца ў цяпло (ад трэння), гравітацыйную патэнцыйную энергію (пры руху супраць сілы цяжару) або іншыя віды энергіі.
2 Знайдзіце масу цела. Напрыклад, вылічыце кінэтычную энергію ровара і веласіпедыста. Маса веласіпедыста роўная 50 кг, а маса ровара роўная 20 кг, то ёсць агульная маса цела роўная 70 кг (разглядайце ровар і веласіпедыста як адзінае цела, так як яны будуць рухацца ў адным кірунку і з адной хуткасцю).
3 Вылічыце хуткасць. Калі хуткасць дадзена ў задачы, перайдзіце да наступнага кроку; у адваротным выпадку вылічыце яе адным з спосабаў, названых ніжэй. Звярніце ўвагу, што тут кірункам хуткасці можна занядбаць; больш за тое, выкажам здагадку, што раварыст едзе строга па прамой.
- Калі раварыст ехаў з пастаяннай хуткасцю (без паскарэння), вымерайце пройдзеная адлегласць (х) і падзеліце яго на час (с), затрачаны на праходжанне гэтай адлегласці. Так вы атрымаеце сярэднюю хуткасць.
- Калі раварыст паскараўся, а значэнне паскарэння і кірунак руху не мяняліся, то хуткасць у дадзены момант часу t вылічаецца па формуле: паскарэнне х t + пачатковая хуткасць. Час вымяраецца ў секундах, хуткасць у м / с, паскарэнне ў м / с.
4 Падстаўце значэння ў формулу. Кінэтычная энергія = (1/2) mv, дзе m - маса, v - хуткасць. Напрыклад, калі хуткасць веласіпедыста роўная 15 м / с, то яго кінэтычная энергія K = (1/2) (70 кг) (15 м / с) = (1/2) (70 кг) (15 м / с) (15 м / с) = 7875 кг ∙ м / с = 7875 Н ∙ м = 7875 Дж
- Формула для вылічэння кінетычнай энергіі выводзіцца з вызначэння працы (W = FΔs) і кінематычныя ўраўненні (v = v₀ + 2aΔs, дзе Δs - пройдзеная адлегласць).

Метад 4 з 5: Вылічэнне колькасці цеплыні (Дж)

1 Знайдзіце масу нагрэтага цела. Для гэтага выкарыстоўвайце балансавыя або спружынныя шалі. Калі цела - гэта вадкасць, спачатку взвесьте пусты кантэйнер (у які выльецца вадкасць), каб знайсці яго масу. Узважыўшы вадкасць, вылічаная з атрыманага значэння масу пустога кантэйнера, каб знайсці масу вадкасці. Напрыклад, разгледзім ваду масай 500 г.
- Каб вынік вымяраўся ў джоўль, маса павінна вымярацца ў грамах.
2 Знайдзіце удзельную цеплаёмістасць цела. Яе можна знайсці ў падручніку па хіміі, фізіцы або ў інтэрнэце. Удзельная цеплаёмістасць вады роўная 4,19 Дж / г.
- Удзельная цеплаёмістасць трохі змяняецца з змяненнем тэмпературы і ціску. Напрыклад, у некаторых крыніцах удзельная цеплаёмістасць вады роўная 4,18 Дж / г (бо розныя крыніцы выбіраюць розныя значэнні «эталоннай тэмпературы»).
- Тэмпература можа вымярацца ў градусах па Кельвіне або Цэльсіі (так як рознасць двух значэнняў тэмператур будзе аднолькавай), але не ў градусах па Фарэнгейце.
3 Знайдзіце пачатковую тэмпературу цела. Калі цела - гэта вадкасць, скарыстайцеся тэрмометрам.
4 Нагрэйце цела і знайдзіце яго канчатковую тэмпературу. Так вы зможаце знайсці колькасць цеплыні, перададзенай целе пры яго награванні.
- Калі вы хочаце знайсці агульную энергію, ператвораную ў цяпло, лічыце, што пачатковая тэмпература цела роўная абсалютнага нуля (0 па Кельвіне або -273,15 па Цэльсіі). Звычайна гэта не ўжываецца.
5 Вылічаная пачатковую тэмпературу цела з канчатковай тэмпературы, каб знайсці змяненне тэмпературы цела. Напрыклад, ваду награваюць з 15 градусаў па Цэльсіі да 35 градусаў па Цэльсіі, гэта значыць змена тэмпературы вады роўна 20 градусам па Цэльсіі.
6 Перемножьте масу цела, яго удзельную цеплаёмістасць і змяненне тэмпературы цела. Формула: H = mcΔT, дзе ΔT - гэта змена тэмпературы. У нашым выпадку: 500 х 4,19 х 20 = 41,900 Дж
- Колькасць цеплыні часам вымяраецца ў калорыях або кілакалорый. Калорыі - гэта колькасць цеплыні, неабходнае для павышэння тэмпературы 1 грама вады на 1 градус па Цэльсіі; кілакалорый - гэта колькасць цеплыні, неабходнае для павышэння тэмпературы 1 кг вады на 1 градус па Цэльсіі. У прыведзеным вышэй прыкладзе для павышэння тэмпературы 500 г вады на 20 градусаў па Цэльсіі спатрэбіцца 10000 калорый або 10 ккал.

Метад 5 з 5: Вылічэнне электрычнай энергіі (Дж)

1 Тут апісваецца спосаб вылічэння патоку энергіі ў электрычнай ланцугу. Прыводзіцца практычны прыклад, на аснове якога можна вырашаць фізічныя задачы. Для пачатку вылічым магутнасць па формуле P = I x R, дзе I - сіла току (А), R -сопротивление (Ом). Вы знойдзеце магутнасць (Вт), пры дапамозе якой можна вылічыць энергію (Дж) (глядзіце другую кіраўніка).
2 Вазьміце рэзістар. Значэнне супраціву (Ом) рэзістара пазначаецца лікам або маркіроўкай у выглядзе каляровай палосы. Вы таксама можаце вызначыць супраціў рэзістара, падлучыўшы яго да омметр або мультиметру. Напрыклад, возьмем рэзістар з супрацівам 10 Ом.
3 Падключыце рэзістар да крыніцы току. Для гэтага выкарыстоўвайце заціскі «кракадзіл» або эксперыментальны стэнд з электрычнай ланцугом.
4 На працягу пэўнага часу праз ланцуг прапускайце ток. Напрыклад, рабіце гэта на працягу 10 с.
5 Вызначце сілу току. Для гэтага скарыстайцеся амперметрам або мультиметром. Напрыклад, сіла току роўная 100 ма = 0,1 А.
6 Вылічыце магутнасць (Вт) па формуле P = I x R. У нашым выпадку: Р = 0,1 х 10 = 0,01 х 10 = 0,1 Вт = 100 мВт
7 Перемножьте магутнасць і час, каб знайсці энергію (Дж). У нашым выпадку: 0,1 (Вт) х 10 (с) = 1 Дж.
- Бо 1 джоўль - гэта невялікае значэнне, а магутнасць электрапрыбораў паказваецца ў ватах, милливаттах і кілаватах, то ў жыллёва-камунальнай сферы энергію звычайна вымераюць у кілават-гадзінах. Калі 1 Вт = 1 Дж / с, то 1 Дж = 1 Вт ∙ с; калі 1 кВт = 1 кДж / с, то 1 кДж = 1 кВт ∙ с. Бо 1 ч = 3600 с, то 1 кВт ∙ ч = 3600 кВт ∙ з = 3600 кДж = 3600000 Дж.

парады

У СІ энергія і праца таксама вымяраецца ў эргах. 1 эрг = 1 Дзіна (адзінка вымярэння сілы) х 1 см. 1 Дж = 10000000 эрг.

папярэджання

Джоўль і ньютан-метр - гэта адзінкі вымярэння працы. У джоўль вымяраюць энергію і працу, дасканалую пры руху цела па прамой. А калі цела круціцца, прымяняецца адзінка вымярэння ньютан-метр.