Διαστατικός τύπος Joule
Στην ηλεκτρονική και σε ευρείες επιστημονικές εφαρμογές, το joule είναι η τυπική μονάδα ενέργειας. Ένα τζάουλ είναι το ποσό της ενέργειας που δαπανάται όταν εφαρμόζεται δύναμη ενός Newton σε μια μετατόπιση ενός μέτρου. Ένα joule ισούται με ένα watt ισχύος που σπαταλιέται ή εκπέμπεται για ένα δευτερόλεπτο. Η θερμότητα ερευνήθηκε και η σχέση της με τη μηχανική εργασία εντοπίστηκε από τον James Prescott Joule. Καθιέρωσε την έννοια της διατήρησης της ενέργειας, η οποία τελικά επηρέασε τον Πρώτο Νόμο της Θερμοδυναμικής. Ανέπτυξε επίσης το νόμο του Joule, ο οποίος διέπει τη μετάδοση ενέργειας. Οι ακόλουθες διαστατικές εξισώσεις χρησιμοποιούνται για να διασφαλιστεί ότι μια εξίσωση είναι ακριβής, για τον υπολογισμό της σχέσης μεταξύ πολλών φυσικών μεγεθών και για την αλλαγή από το ένα σύστημα μονάδων στο άλλο. Ένα τζάουλ είναι η μονάδα ενέργειας, επομένως οι τύποι διαστάσεων τους είναι επίσης οι ίδιοι.
Ο τύπος διάστασης είναι μια συλλογή θεμελιωδών μεγεθών που προέρχονται από μονάδες φυσικών ποσοτήτων. Οι αγκύλες χρησιμοποιούνται για να το συμβολίσουν. Οι εξισώσεις διαστάσεων για θεμελιώδη μεγέθη όπως η μάζα, ο χρόνος και το μήκος είναι [M], [T] και [L], αντίστοιχα.
Ανάλυση διαστάσεων
Η ανάλυση διαστάσεων είναι η διαδικασία προσδιορισμού των διαστάσεων των φυσικών μεγεθών για την επαλήθευση των σχέσεών τους. Αυτές οι διαστάσεις δεν σχετίζονται με αριθμητικά πολλαπλάσια και σταθερές και οποιαδήποτε ποσότητα στον κόσμο μπορεί να εκφραστεί ως συνάρτηση αυτών των 7 θεμελιωδών διαστάσεων.
Η ανάλυση διαστάσεων μελετά τη σχέση μεταξύ φυσικών μεγεθών χρησιμοποιώντας διαστάσεις και μονάδες μέτρησης. Η ανάλυση διαστάσεων είναι κρίσιμη επειδή διατηρεί τις ίδιες μονάδες, επιτρέποντάς μας να εκτελούμε μαθηματικούς υπολογισμούς αποτελεσματικά.
Παραγωγή του τύπου διαστάσεων του Joule:
Ο τύπος για την ενέργεια μπορεί να γραφτεί ως,
Ενέργεια =Δύναμη x Απόσταση
Η δύναμη γράφεται ως,
Δύναμη =Μάζα x Επιτάχυνση
Η επιτάχυνση διατυπώνεται ως,
Επιτάχυνση =ταχύτηταχρόνος =m/ss
Ο θεμελιώδης διαστατικός τύπος της μάζας είναι [M], αυτός του μήκους είναι [L] και για το χρόνο είναι [T].
Άρα, Επιτάχυνση=[L1][T1][T1] =[L1][T1+1] =[L1][T2] =[L1T-2]
Αντικαθιστώντας αυτό στον τύπο για τη δύναμη,
Δύναμη =[M1].[L1T-2]=[M1L1T-2]
Αντικαταστήστε αυτό στον τύπο ενέργειας, με το [L] ως τύπο διαστάσεων για την απόσταση,
Ενέργεια=[M1L1T-2].[L]
Πολλαπλασιάστε τους δύο όρους,
Ενέργεια=[M1L2T-2]
Άρα, ο τύπος διαστάσεων του τζάουλ είναι [M1L2T-2].
Ενέργεια
Ως ενέργεια ορίζεται η ικανότητα εκτέλεσης εργασίας. Με άλλα λόγια, ενέργεια είναι η ικανότητα να κάνεις δουλειά. Είναι ένα βαθμωτό μέγεθος, καθώς έχει μόνο μέγεθος και κατεύθυνση. Η μονάδα ενέργειας SI είναι Joule. Η ενέργεια μπορεί να βρεθεί σε οτιδήποτε στο σύμπαν, είτε πρόκειται για έμβιο πράγμα είτε για μη. Η ενέργεια μπορεί να χωριστεί σε τύπους, δηλαδή Κινητική Ενέργεια και Δυνητική Ενέργεια.
Κινητική ενέργεια:Είναι η μορφή της ενέργειας της κίνησης. Η κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου είναι ίση με το μισό της μάζας του, επί το τετράγωνο της ταχύτητάς του.
Κ.Ε. =(½) m v²
Όπου m είναι μάζα, v είναι η ταχύτητα του αντικειμένου.
Δυναμική ενέργεια:Η ενέργεια που οφείλεται στην ανάπαυση είναι γνωστή ως δυναμική ενέργεια. Είναι η μορφή ενέργειας που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να γίνει εργασία. Ένας από τους πιο συνηθισμένους τύπους δυναμικής ενέργειας είναι η βαρυτική δύναμη.
Π.Ε. =mgh
όπου m είναι μάζα, g είναι η επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας και h είναι το ύψος από την επιφάνεια της γης.
Συμπέρασμα
Το Joule είναι η μονάδα ενέργειας, η οποία επινοήθηκε από τον James Prescott Joule. Καθώς είναι η μονάδα ενέργειας, ο διαστατικός τύπος του είναι ο ίδιος με αυτόν της ενέργειας και μπορεί να ληφθεί αντικαθιστώντας τη δύναμη και την απόσταση στον τύπο της ενέργειας με τους τύπους διαστάσεων τους. Έτσι, ο τύπος διαστάσεων του τζάουλ που προκύπτει θα είναι [M1L2T-2].
