İçerik

• adımlar
• Yöntem 1/5: İşin Hesaplanması (J)
• Yöntem 2/5: Verilen Bir Güçten (W) Enerjiyi (J) Hesaplayın
• Yöntem 3/5: Kinetik Enerjinin Hesaplanması (J)
• Yöntem 4/5: Isı Miktarını Hesaplama (J)
• Yöntem 5/5: Elektrik Enerjisinin Hesaplanması (J)
• İpuçları
• Uyarılar
• Neye ihtiyacın var

Joule (J), Uluslararası Birimler Sistemindeki (SI) en önemli birimlerden biridir. Joule iş, enerji ve ısıyı ölçer. Nihai sonucu joule cinsinden temsil etmek için SI birimlerini kullanın.Görevde başka ölçü birimleri verilmişse, bunları Uluslararası Birimler Sisteminden ölçü birimlerine dönüştürün.

adımlar

Yöntem 1/5: İşin Hesaplanması (J)

1. 1 Fizikte iş kavramı. Kutuyu hareket ettirirseniz, işi halledersiniz. Kutuyu kaldırırsanız, işi yaptınız. İşin yapılabilmesi için iki şartın sağlanması gerekir:
   • Sürekli güç uyguluyorsunuz.
   • Uygulanan kuvvetin etkisi altında vücut, kuvvetin etkisi yönünde hareket eder.
2. 2 İşi hesaplayın. Bunu yapmak için, kuvveti ve mesafeyi (vücudun hareket ettiği) çarpın. SI'da kuvvet Newton, mesafe ise metre olarak ölçülür. Bu birimleri kullanırsanız, ortaya çıkan iş joule cinsinden ölçülecektir.
   • Problemleri çözerken uygulanan kuvvetin yönünü belirleyin. Kutuyu kaldırırken kuvvet aşağıdan yukarıya doğru yönlendirilir, ancak kutuyu elinize alıp belirli bir mesafe yürürseniz işi yapmazsınız - kutu düşmemesi için kuvvet uyguluyorsunuz, ancak bu kuvvet kutuyu hareket ettirmez.
3. 3 Vücut ağırlığınızı bulun. Cismi hareket ettirmek için uygulanması gereken kuvveti hesaplamak gerekir. Bir örnek düşünün: 10 kg ağırlığındaki bir halteri kaldırırken (yerden göğse) bir sporcunun yaptığı işi hesaplayın.
   • Problem standart olmayan ölçü birimleri içeriyorsa, bunları SI birimlerine dönüştürün.
4. 4 Gücü hesaplayın. Kuvvet = kütle x ivme. Örneğimizde, 9.8 m / s'ye eşit olan yerçekimi ivmesini hesaba katıyoruz. Çubuğu yukarı hareket ettirmek için uygulanması gereken kuvvet 10 (kg) x 9,8 (m/s) = 98 kg ∙ m / s = 98 N'dir.
   • Vücut yatay bir düzlemde hareket ederse, yerçekiminden kaynaklanan ivmeyi dikkate almayın. Belki de görev, sürtünmenin üstesinden gelmek için gereken kuvveti hesaplamayı gerektirecektir. Problemde ivme verilmişse, bunu verilen vücut kütlesi ile çarpmanız yeterlidir.
5. 5 Kat edilen mesafeyi ölçün. Örneğimizde, çubuğun 1,5 m yüksekliğe kaldırıldığını varsayalım.(Problemde standart dışı ölçü birimleri verilmişse bunları SI birimlerine çevirin.)
6. 6 Kuvveti mesafeyle çarpın. 10 kg ağırlığındaki bir halteri 1,5 m yüksekliğe kaldırmak için sporcu 98 x 1.5 = 147 J'ye eşit bir iş yapacaktır.
7. 7 Kuvvet bir açıyla yönlendirildiği zaman işi hesaplayın. Önceki örnek oldukça basitti: vücudun kuvvet ve hareket yönleri çakıştı. Ancak bazı durumlarda kuvvet, hareket yönüne bir açıyla yönlendirilir. Bir örnek düşünün: Bir çocuğun bir kızağı 25 m'lik bir iple yataydan 30 derece uzakta çeken bir çocuğun yaptığı işi hesaplayın. Bu durumda iş = kuvvet x kosinüs (θ) x mesafe. θ açısı, kuvvetin yönü ile hareket yönü arasındaki açıdır.
8. 8 Uygulanan toplam kuvveti bulun. Örneğimizde, çocuğun 10 N'ye eşit bir kuvvet uyguladığını varsayalım.
   • Sorun, kuvvetin yukarıya veya sağa / sola yönlendirildiğini veya yönünün vücudun hareket yönü ile çakıştığını söylüyorsa, işi hesaplamak için kuvveti ve mesafeyi çarpmanız yeterlidir.
9. 9 Karşılık gelen kuvveti hesaplayın. Örneğimizde, toplam kuvvetin yalnızca bir kısmı kızağı ileri doğru çeker. Halat yukarı doğru yönlendirildiği için (yatay açıyla), toplam kuvvetin bir başka kısmı kızağı kaldırmaya çalışıyor. Bu nedenle, yönü hareket yönü ile çakışan kuvveti hesaplayın.
   • Örneğimizde θ açısı (yer ile ip arasındaki) 30º'dir.
   • cosθ = cos30º = (√3) / 2 = 0.866. Bir hesap makinesi kullanarak bu değeri bulun; hesap makinesindeki açı birimini dereceye ayarlayın.
   • Toplam kuvveti cosθ ile çarpın. Örneğimizde: 10 x 0.866 = 8.66 N - bu, yönü hareket yönü ile çakışan bir kuvvettir.
10. 10 İşi hesaplamak için karşılık gelen kuvveti mesafeyle çarpın. Örneğimizde: 8.66 (Y) x 20 (m) = 173.2 J.

Yöntem 2/5: Verilen Bir Güçten (W) Enerjiyi (J) Hesaplayın

1. 1 Güç ve enerji. Güç, watt (W) cinsinden ölçülür ve joule (J) cinsinden ölçülen enerjinin değişim, dönüşüm, iletim veya tüketim oranını tanımlar.Belirli bir güç (W) için enerjiyi (J) hesaplamak için zamanın uzunluğunu bilmeniz gerekir.
2. 2 Enerjiyi (J) hesaplamak için gücü (W) zamanla (s) çarpın. 1 W gücünde bir cihaz her 1 saniyede 1 J enerji tüketir. Örneğin 60 W'lık bir ampulün 120 saniyede tükettiği enerjiyi hesaplayalım: 60 (W) x 120 (s) = 7200 J
   • Bu formül, watt cinsinden ölçülen herhangi bir güç için doğrudur, ancak çoğunlukla elektrikle ilgili görevlerde kullanılır.

Yöntem 3/5: Kinetik Enerjinin Hesaplanması (J)

1. 1 Kinetik enerji hareket enerjisidir. Joule (J) cinsinden ifade edilebilir.
   • Kinetik enerji, sabit bir cismi belirli bir hıza çıkarmak için yapılan işe eşdeğerdir. Belli bir hıza ulaşan cismin kinetik enerjisi, ısıya (sürtünmeden), yerçekimi potansiyel enerjisine (yerçekimine karşı hareket ederken) veya diğer enerji türlerine dönüşene kadar sabit kalır.
2. 2 Vücut ağırlığınızı bulun. Örneğin, bir bisikletin ve bir bisikletçinin kinetik enerjisini hesaplayın. Bisikletçi 50 kg ve bisiklet 20 kg ağırlığındadır, yani toplam vücut ağırlığı 70 kg'dır (bisikleti ve bisikletçiyi aynı yönde ve aynı hızda hareket edeceklerinden tek vücut olarak düşünün).
3. 3 Hızı hesaplayın. Problemde hız verilmişse bir sonraki adıma geçilir; aksi halde aşağıdaki yöntemlerden birini kullanarak hesaplayın. Burada hızın yönünün ihmal edilebilir olduğuna dikkat edin; ayrıca, bisikletçinin düz bir çizgide gittiğini varsayalım.
   • Bisikletçi sabit bir hızla sürüyorsa (hızlanma yok), kat edilen mesafeyi (m) ölçün ve bu mesafeyi kat etmek için geçen süreye (s) bölün. Bu size ortalama hızı verecektir.
   • Bisikletçi hızlanıyorsa ve hızlanma değeri ve hareket yönü değişmediyse, belirli bir t zamanındaki hız şu formülle hesaplanır: ivme x t + ilk hız. Zaman saniye, hız m / s, ivme m / s cinsinden ölçülür.
4. 4 Değerleri formüle takın. Kinetik enerji = (1/2) mv, burada m kütle, v hızdır. Örneğin, bir bisikletçinin hızı 15 m / s ise, kinetik enerjisi K = (1/2) (70 kg) (15 m / s) = (1/2) (70 kg) (15 m / s) s) (15 m / s) = 7875 kg ∙ m / s = 7875 N ∙ m = 7875 J
   • Kinetik enerjiyi hesaplama formülü, işin tanımından (W = FΔs) ve kinematik denklemden (v = v) türetilmiştir.₀ + 2aΔs, burada Δs kat edilen mesafedir).

Yöntem 4/5: Isı Miktarını Hesaplama (J)

1. 1 Isınan cismin kütlesini bulun. Bunu yapmak için bir terazi veya yaylı terazi kullanın. Eğer vücut sıvı ise, kütlesini bulmak için önce (sıvıyı içine dökeceğiniz) boş kabı tartın. Sıvıyı tarttıktan sonra sıvının kütlesini bulmak için boş kabın kütlesini bu değerden çıkarın. Örneğin, 500 g ağırlığındaki suyu düşünün.
   • Sonucun joule cinsinden ölçülebilmesi için kütlenin gram cinsinden ölçülmesi gerekir.
2. 2 Vücudun özgül ısısını bulun. Bir kimya, fizik ders kitabında veya internette bulunabilir. Suyun özgül ısı kapasitesi 4,19 J/g'dir.
   • Özgül ısı, sıcaklık ve basınçla biraz değişir. Örneğin, bazı kaynaklarda suyun özgül ısı kapasitesi 4,18 J / g'dir (çünkü farklı kaynaklar "referans sıcaklığın" farklı değerlerini seçer).
   • Sıcaklık Kelvin veya Santigrat derece olarak ölçülebilir (çünkü iki sıcaklık arasındaki fark aynı olacaktır), ancak Fahrenhayt derece olarak ölçülemez.
3. 3 Başlangıç ​​vücut ısınızı bulun. Vücut sıvı ise, bir termometre kullanın.
4. 4 Vücudu ısıtın ve son sıcaklığını bulun. Bu şekilde ısıtıldığında vücuda aktarılan ısı miktarını bulabilirsiniz.
   • Isıya dönüştürülen toplam enerjiyi bulmak istiyorsanız, ilk vücut sıcaklığını mutlak sıfır (0 Kelvin veya -273,15 Santigrat) olarak düşünün. Bu genellikle geçerli değildir.
5. 5 Vücut sıcaklığındaki değişimi bulmak için başlangıç ​​vücut sıcaklığını bitiş sıcaklığından çıkarın. Örneğin, su 15 santigrat dereceden 35 santigrat dereceye kadar ısıtılır, yani su sıcaklığındaki değişim 20 santigrat derecedir.
6. 6 Vücut ağırlığını, özgül ısısını ve vücut sıcaklığındaki değişimi çarpın. Formül: H = mcΔT, burada ΔT sıcaklıktaki değişikliktir. Örneğimizde: 500 x 4.19 x 20 = 41.900 J
   • Isı bazen kalori veya kilokalori olarak ölçülür. Kalori, 1 gram suyun sıcaklığını 1 santigrat derece yükseltmek için gereken ısı miktarıdır; kilokalori, 1 kg suyun sıcaklığını 1 santigrat derece yükseltmek için gereken ısı miktarıdır. Yukarıdaki örnekte, 500 gram suyun sıcaklığını 20 santigrat derece yükseltmek için 10.000 kalori veya 10 kcal gerekir.

Yöntem 5/5: Elektrik Enerjisinin Hesaplanması (J)

1. 1 Bu, bir elektrik devresindeki enerji akışını hesaplamak için bir yöntemi açıklar. Fiziksel problemlerin çözülebileceği bazında pratik bir örnek verilmiştir. Başlamak için, gücü P = I x R formülüne göre hesaplayalım, burada I mevcut güç (A), R dirençtir (Ohm). Enerjiyi (J) hesaplayabileceğiniz gücü (W) bulacaksınız (ikinci bölüme bakınız).
2. 2 Bir direnç alın. Direncin direnç değeri (Ohm), bir sayı veya renk kodlu işaret ile belirtilir. Bir ohmmetre veya multimetreye bağlayarak direncin direncini de belirleyebilirsiniz. Örneğin, 10 ohm'luk bir direnç alalım.
3. 3 Direnci akım kaynağına bağlayın. Bunu yapmak için timsah klipsleri veya elektrik devreli deneysel bir stand kullanın.
4. 4 Devreden belirli bir süre akım geçirin. Örneğin, bunu 10 saniye boyunca yapın.
5. 5 Amperajı belirleyin. Bunu yapmak için bir ampermetre veya multimetre kullanın. Örneğin, akım 100 mA = 0,1 A'dır.
6. 6 P = I x R formülünü kullanarak gücü (W) hesaplayın. Örneğimizde: P = 0.1 x 10 = 0.01 x 10 = 0.1 W = 100 mW
7. 7 Enerjiyi bulmak için gücü ve zamanı çarpın (J). Örneğimizde: 0.1 (W) x 10 (s) = 1 J.
   • 1 joule küçük bir değer olduğundan ve elektrikli cihazların gücü watt, miliwatt ve kilowatt olarak gösterildiğinden, konut ve toplumsal sektörde enerji genellikle kilowatt-saat olarak ölçülür. 1 W = 1 J / s ise, 1 J = 1 W ∙ s; 1 kW = 1 kJ / s ise, 1 kJ = 1 kW ∙ s. 1 h = 3600 s olduğundan, 1 kW ∙ h = 3600 kW ∙ s = 3600 kJ = 3600000 J.

İpuçları

• SI'da enerji ve iş de erg cinsinden ölçülür. 1 erg = 1 dyne (kuvvet ölçü birimi) x 1 cm 1 J = 10.000.000 erg.

Uyarılar

• Joule ve Newton metre iş için ölçü birimleridir. Joule, bir vücut düz bir çizgide hareket ederken yapılan enerjiyi ve işi ölçer. Gövde dönerse, ölçü birimi Newton-metredir.

Neye ihtiyacın var

İş ve kinetik enerji:

• Kronometre veya zamanlayıcı
• terazi
• kosinüs hesaplayıcı

Elektrik enerjisi:

• direnç
• Teller veya deneysel stand
• Multimetre (veya ohmmetre ve ampermetre)
• Timsah klipleri

ısı miktarı:

• Isıtmalı gövde
• Isı kaynağı (örn. brülör)
• Termometre
• Isıtılmış bir cismin özgül ısısını belirlemek için el kitabı