תוֹכֶן

• צעדים
• שיטה 1 מתוך 5: חישוב עבודה (J)
• שיטה 2 מתוך 5: חישוב אנרגיה (J) מכוח נתון (W)
• שיטה 3 מתוך 5: חישוב אנרגיה קינטית (J)
• שיטה 4 מתוך 5: חישוב כמות החום (J)
• שיטה 5 מתוך 5: חישוב אנרגיה חשמלית (J)
• טיפים
• אזהרות
• מה אתה צריך

הג'אול (J) היא אחת היחידות החשובות ביותר במערכת היחידות הבינלאומית (SI). ג'ולס מודדים עבודה, אנרגיה וחום. כדי לייצג את התוצאה הסופית בג'ול, השתמש ביחידות SI.אם ניתנות במשימה יחידות מדידה אחרות, המר אותן ליחידות מדידה ממערכת היחידות הבינלאומית.

צעדים

שיטה 1 מתוך 5: חישוב עבודה (J)

1. 1 מושג העבודה בפיזיקה. אם אתה מזיז את הקופסה, אתה עושה את העבודה. אם אתה מרים את הקופסה, עשית את העבודה. כדי שהעבודה תתבצע יש להתקיים שני תנאים:
   • אתה מפעיל כוח מתמיד.
   • תחת פעולת הכוח המופעל, הגוף נע בכיוון פעולת הכוח.
2. 2 חשב את העבודה. לשם כך, הכפל את הכוח והמרחק (שבו הגוף נע). ב- SI הכוח נמדד בניוטונים, והמרחק במטרים. אם אתה משתמש ביחידות אלה, העבודה המתקבלת תימדד בג'ול.
   • בעת פתרון בעיות, קבע את כיוון הכוח המופעל. כאשר מרימים את הקופסה, הכוח מופנה מלמטה כלפי מעלה, אבל אם אתה לוקח את הקופסה בידך והולך מרחק מסוים, אז לא תעשה את העבודה - אתה מפעיל כוח כדי שהקופסה לא תיפול, אלא כוח זה אינו מזיז את הקופסה.
3. 3 מצא את משקל הגוף שלך. יש צורך לחשב את הכוח שצריך להפעיל כדי להניע את הגוף. קחו דוגמא: חשבו את העבודה שעשה ספורטאי בעת הרמת (מהרצפה לחזה) משקולת במשקל 10 ק"ג.
   • אם הבעיה מכילה יחידות מדידה לא סטנדרטיות, המר אותן ליחידות SI.
4. 4 חשב את העוצמה. כוח = מסה x האצה. בדוגמה שלנו, אנו לוקחים בחשבון את האצת הכבידה, השווה ל -9.8 מ ' / שניות. הכוח שצריך להפעיל כדי להזיז את המוט למעלה הוא 10 (ק"ג) x 9.8 (מ / ש ') = 98 ק"ג ∙ מ / ש = 98 נ'.
   • אם הגוף נע במישור אופקי, התעלם מההאצה עקב כוח הכבידה. אולי המשימה תדרוש חישוב הכוח הנדרש להתגברות על חיכוך. אם ניתנת האצה בבעיה, פשוט הכפל אותה במסת הגוף הנתונה.
5. 5 מדוד את המרחק שעבר. בדוגמה שלנו, נניח כי המוט מורם לגובה של 1.5 מ '(אם ניתנות בבעיה יחידות מדידה לא סטנדרטיות, המר אותן ליחידות SI.)
6. 6 הכפל את הכוח במרחק. על מנת להרים משקולת במשקל 10 ק"ג לגובה 1.5 מ ', הספורטאי יבצע עבודה השווה ל 98 x 1.5 = 147 ג'יי.
7. 7 חשב את העבודה כאשר הכוח מופנה בזווית. הדוגמה הקודמת הייתה פשוטה למדי: כיווני הכוח והתנועה של הגוף עלו בקנה אחד. אך במקרים מסוימים הכוח מופנה בזווית לכיוון הנסיעה. שקול דוגמה: חשב את העבודה שנעשה על ידי ילד שמושך מזחלת 25 מ 'בעזרת חבל הנמצא 30 מעלות מהאופקי. במקרה זה עבודה = כוח x קוסינוס (θ) x מרחק. הזווית θ היא הזווית שבין כיוון הכוח לכיוון התנועה.
8. 8 מצא את הכוח המופעל הכולל. בדוגמה שלנו, נניח כי הילד מפעיל כוח השווה ל 10 נ '.
   • אם הבעיה אומרת שהכוח מופנה כלפי מעלה, או ימינה / שמאלה, או כיוונו עולה בקנה אחד עם כיוון התנועה של הגוף, אז לחישוב העבודה פשוט הכפל את הכוח והמרחק.
9. 9 חשב את הכוח המתאים. בדוגמה שלנו, רק חלק קטן מהכוח הכולל מושך את המזחלת קדימה. מכיוון שהחבל מופנה כלפי מעלה (בזווית לאופק), חלק אחר בכוח הכולל מנסה להרים את המזחלת. לכן, חשב את הכוח, שכיוונו עולה בקנה אחד עם כיוון התנועה.
   • בדוגמה שלנו, הזווית θ (בין הקרקע לחבל) היא 30º.
   • cosθ = cos30º = (√3) / 2 = 0.866. מצא ערך זה באמצעות מחשבון; הגדר את יחידת הזווית במחשבון למעלות.
   • הכפל את הכוח הכולל ב- cosθ. בדוגמה שלנו: 10 x 0.866 = 8.66 N - זהו כוח שכיוונו עולה בקנה אחד עם כיוון התנועה.
10. 10 הכפל את הכוח המתאים למרחק לחישוב העבודה. בדוגמה שלנו: 8.66 (H) x 20 (m) = 173.2 J.

שיטה 2 מתוך 5: חישוב אנרגיה (J) מכוח נתון (W)

1. 1 כוח ואנרגיה. הספק נמדד בוואט (W) ומתאר את קצב השינוי, ההמרה, השידור או צריכת האנרגיה, הנמדד בג'ול (J).כדי לחשב את האנרגיה (J) עבור הספק נתון (W), עליך לדעת את משך הזמן.
2. 2 לחישוב אנרגיה (J), הכפל את הכוח (W) בזמן (ים). מכשיר בעל הספק של 1 W צורך 1 J אנרגיה לכל 1 שניות. לדוגמה, בואו לחשב את האנרגיה הנצרכת מנורה של 60 וואט למשך 120 שניות: 60 (W) x 120 (s) = 7200 J
   • נוסחה זו נכונה לגבי כל הספק הנמדד בוואט, אך היא משמשת לרוב במשימות הכוללות חשמל.

שיטה 3 מתוך 5: חישוב אנרגיה קינטית (J)

1. 1 אנרגיה קינטית היא אנרגיית התנועה. ניתן לבטא אותו בג'ול (J).
   • אנרגיה קינטית שקולה לעבודה שנעשית להאיץ גוף נייח במהירות מסוימת. לאחר שהגיעה למהירות מסוימת, האנרגיה הקינטית של הגוף נשארת קבועה עד שהיא הופכת לחום (מחיכוך), לאנרגיה פוטנציאלית כבידתית (כאשר היא נעה כנגד כוח הכבידה) או לסוגים אחרים של אנרגיה.
2. 2 מצא את משקל הגוף שלך. לדוגמה, חשב את האנרגיה הקינטית של אופניים ורוכב אופניים. רוכב האופניים שוקל 50 ק"ג והאופניים שוקלים 20 ק"ג, כלומר משקל הגוף הכולל הוא 70 ק"ג (התייחסו לאופניים ולרוכב האופניים כגוף יחיד, מכיוון שהם ינועו באותו כיוון ובאותה מהירות).
3. 3 חשב את המהירות. אם נתון המהירות בבעיה, עבור לשלב הבא; אחרת, חשב זאת באחת מהשיטות להלן. שימו לב כי כיוון המהירות זניח כאן; יתר על כן, נניח שרוכב האופניים נוסע בקו ישר.
   • אם רוכב האופניים נסע במהירות קבועה (ללא האצה), מדוד את המרחק שעבר (מ ') וחלק אותו בזמן (ים) שנלקח לכיסוי מרחק זה. זה ייתן לך מהירות ממוצעת.
   • אם רוכב האופניים האיץ, וערך ההאצה וכיוון התנועה לא השתנה, אזי המהירות בזמן נתון t מחושבת לפי הנוסחה: האצה x t + מהירות התחלתית. הזמן נמדד בשניות, מהירות ב- m / s, האצה ב- m / s.
4. 4 חבר את הערכים לנוסחה. אנרגיה קינטית = (1/2) mv, כאשר m היא מסה, v מהירות. לדוגמה, אם מהירותו של רוכב אופניים היא 15 מ 'לשנייה, אז האנרגיה הקינטית שלו K = (1/2) (70 ק"ג) (15 מ' / שניות) = (1/2) (70 ק"ג) (15 מ ' / ש) (15 מ ' / ש') = 7875 ק"ג ∙ מ / ש = 7875 N ∙ מ '= 7875 J
   • הנוסחה לחישוב האנרגיה הקינטית נגזרת מהגדרת העבודה (W = FΔs) והמשוואה הקינמטית (v = v₀ + 2aΔs, כאשר Δs הוא המרחק שעבר).

שיטה 4 מתוך 5: חישוב כמות החום (J)

1. 1 מצא את המסה של הגוף המחומם. לשם כך, השתמש בסולם איזון או קפיץ. אם הגוף הוא נוזל, שקול תחילה את המיכל הריק (שאליו תשפוך את הנוזל) כדי למצוא את המסה שלו. לאחר שקילת הנוזל, הפחת את מסת הכלי הריק מערך זה כדי למצוא את מסת הנוזל. לדוגמה, שקול מים במשקל 500 גרם.
   • כדי שהתוצאה תימדד בג'ול יש למדוד את המסה בגרמים.
2. 2 מצא את החום הספציפי של הגוף. ניתן למצוא אותו בספר לימוד כימיה, פיזיקה או באינטרנט. כושר החום הספציפי של המים הוא 4.19 J / g.
   • חום ספציפי משתנה מעט עם הטמפרטורה והלחץ. לדוגמה, במקורות מסוימים קיבולת החום הספציפית של המים היא 4.18 J / g (מכיוון שמקורות שונים בוחרים ערכים שונים של "טמפרטורת ההתייחסות").
   • ניתן למדוד את הטמפרטורה במעלות קלווין או צלזיוס (שכן ההבדל בין שתי הטמפרטורות יהיה זהה), אך לא במעלות פרנהייט.
3. 3 מצא את חום הגוף ההתחלתי שלך. אם הגוף נוזלי, השתמש במדחום.
4. 4 לחמם את הגוף ולמצוא את הטמפרטורה הסופית שלו. כך תוכלו למצוא את כמות החום המועברת לגוף כאשר הוא מחומם.
   • אם אתה רוצה למצוא את האנרגיה הכוללת המומרת לחום, ראו בטמפרטורת הגוף הראשונית אפס מוחלט (0 קלווין או -273.15 צלזיוס). בדרך כלל זה לא חל.
5. 5 הפחת את טמפרטורת הגוף ההתחלתית מטמפרטורת הסיום כדי למצוא את השינוי בטמפרטורת הגוף. לדוגמה, מים מחוממים מ -15 מעלות צלזיוס ל -35 מעלות צלזיוס, כלומר השינוי בטמפרטורת המים הוא 20 מעלות צלזיוס.
6. 6 הכפל את משקל הגוף, החום הספציפי שלו והשינוי בטמפרטורת הגוף. נוסחה: H = mcΔT, כאשר ΔT הוא השינוי בטמפרטורה. בדוגמה שלנו: 500 x 4.19 x 20 = 41.900 J
   • לפעמים החום נמדד בקלוריות או קילוקלוריות. קלוריות הן כמות החום הנדרשת להעלאת הטמפרטורה של גרם אחד של מים על ידי מעלה אחת צלזיוס; קילוקלוריות היא כמות החום הדרושה להעלאת הטמפרטורה של 1 ק"ג מים על ידי מעלה אחת צלזיוס. בדוגמה שלמעלה, יידרשו 10,000 קלוריות או 10 קלוריות כדי להעלות את הטמפרטורה של 500 גרם מים ב -20 מעלות צלזיוס.

שיטה 5 מתוך 5: חישוב אנרגיה חשמלית (J)

1. 1 זה מתאר שיטה לחישוב זרימת האנרגיה במעגל חשמלי. ניתנת דוגמא מעשית שעל פיה ניתן לפתור בעיות פיזיות. ראשית, בואו לחשב את הכוח על פי הנוסחה P = I x R, כאשר I הוא הכוח הנוכחי (A), R הוא ההתנגדות (אוהם). תמצא את הכוח (W) שבעזרתו תוכל לחשב את האנרגיה (J) (ראה פרק שני).
2. 2 קח נגד. ערך ההתנגדות (אוהם) של הנגד מסומן במספר או בסימון צבע. אתה יכול גם לקבוע את ההתנגדות של הנגד על ידי חיבורו לאוממטר או לרב מד. לדוגמה, ניקח נגד 10 אוהם.
3. 3 חבר את הנגד למקור הנוכחי. לשם כך, השתמש בקליפי תנין או דוכן ניסיוני עם מעגל חשמלי.
4. 4 העבר זרם דרך המעגל לזמן מסוים. לדוגמה, בצע זאת למשך 10 שניות.
5. 5 קבע את הספק. לשם כך השתמש במד או במד מד. לדוגמה, הזרם הוא 100 mA = 0.1 A.
6. 6 חשב את הכוח (W) באמצעות הנוסחה P = I x R. בדוגמה שלנו: P = 0.1 x 10 = 0.01 x 10 = 0.1 W = 100 mW
7. 7 הכפל כוח וזמן למציאת אנרגיה (J). בדוגמה שלנו: 0.1 (W) x 10 (s) = 1 J.
   • מכיוון שג'ול אחד הוא ערך קטן, והספק של מכשירים חשמליים מצוין בוואטים, מילי-וואט וקילוואט, במגזר הדיור והקהילה, האנרגיה נמדדת בדרך כלל בקילוואט-שעות. אם 1 W = 1 J / s, אז 1 J = 1 W ∙ s; אם 1 kW = 1 kJ / s, אז 1 kJ = 1 kWh ∙ s. מאז 1 שעות = 3600 שניות, אז 1 קילוואט ∙ שעה = 3600 קילוואט

טיפים

• ב- SI, אנרגיה ועבודה נמדדים גם בארג. 1 erg = 1 dyne (יחידת מידה של כוח) x 1 ס"מ. 1 J = 10,000,000 erg.

אזהרות

• מד הג'ול והניוטון הם יחידות מידה לעבודה. ג'ולס מודדים את האנרגיה והעבודה שנעשית כאשר גוף נע בקו ישר. אם הגוף מסתובב, יחידת המדידה היא מטר ניוטון.

מה אתה צריך

עבודה ואנרגיה קינטית:

• שעון עצר או טיימר
• מאזניים
• מחשבון קוסינוס

אנרגיה חשמלית:

• נַגָד
• חוטים או דוכן ניסיוני
• מולטימטר (או אוהם -מד ומד)
• קליפים של תנין

כמות החום:

• גוף מחומם
• מקור חום (למשל מבער)
• מד חום
• מדריך לקביעת החום הספציפי של גוף מחומם