Cum se calculează Jouley

Joule (J) este una dintre cele mai importante unități de măsurare în unitățile internaționale (c). În jouli, munca este măsurată, energie și cantitatea de căldură. Pentru a prezenta rezultatul final în jouli, lucrați cu unități de măsură luate în C. Dacă alte unități de măsurare sunt date în sarcină, convertiți-le în unități de măsurare din sistemul internațional de unități.

Pași

Metoda 1 din 5:

Calculul muncii (j)

unu. Conceptul de lucru în fizică. Dacă mutați caseta, atunci veți funcționa. Dacă ridicați caseta, atunci veți funcționa. Pentru ca lucrările să fie finalizate, este necesar să urmați cele două condiții:

Aplicați o rezistență constantă.
Sub acțiunea forței aplicate, organismul se mișcă în direcția forței.

Imagine intitulată Calculați Joules Pasul 2

2. Calculați lucrarea. Pentru a face acest lucru, multiplicați puterea și distanța (corpul sa mutat). În forța C măsurată în Newton și distanța în metri. Dacă utilizați aceste unități, lucrările primite vor fi măsurate în jouli.

La rezolvarea sarcinilor, determinați direcția forței aplicate. Ridicând cutia, forța este îndreptată de jos în sus, dar dacă luați o cutie în mâini și treceți o anumită distanță, atunci nu lucrați - aplicați puterea de a cădea, dar sub acțiunea acestei forțe caseta nu se mișcă.

Imaginea intitulată Calculați Joules Pasul 3

3. Găsiți o greutate corporală. Este necesar să se calculeze puterea pe care doriți să o atașați pentru a muta corpul. Luați în considerare un exemplu: calculați lucrarea efectuată de atlet atunci când ridicați (de la podea până la piept) tija cântărind 10 kg.

Dacă se oferă unități non-standard de măsurare în sarcină, convertiți-le în unități de Si.

Imagine intitulată Calculați Joules Pasul 4

4. Calculați puterea. Power = Greutate x Accelerare. În exemplul nostru, considerăm accelerarea căderii libere, care este de 9,8 m / s. Forța care trebuie aplicată pentru a muta tija este egală cu 10 (kg) x 9,8 (m / s) = 98 kg ∙ m / s = 98.

Dacă organismul se mișcă într-un plan orizontal, nu țineți cont de accelerarea căderii libere. Poate că sarcina va necesita calcularea forței necesare pentru depășirea frecării. Dacă accelerația este dată în sarcină, o multiplicați pur și simplu la această greutate corporală.

Imaginea intitulată Calculați Joules Pasul 5

cinci. Măsurați distanța parcursă. În exemplul nostru, presupunem că bara se ridică la o înălțime de 1,5 m. (Dacă există unități non-standard de măsură în sarcină, convertiți-le într-o unitate de măsură.)

Imagine intitulată Calculați Joules Pasul 6

6. Multiplicați impulsul. Pentru a ridica o tijă care cântărește 10 kg la o înălțime de 1,5 m, atletul va funcționa egal cu 98 x 1,5 = 147 J.

Imaginea intitulată Calculați Joules Pasul 7

7. Calculați lucrarea atunci când alimentarea este îndreptată spre un unghi. Exemplul anterior a fost destul de simplu: direcțiile de forță și de mișcare a corpului au coincis. Dar, în unele cazuri, forța este îndreptată spre un unghi la direcția de mișcare. Luați în considerare un exemplu: calculați lucrarea comisă de copil, care trage sania cu distanța de 25 m pe frânghie, având o abatere de la orizontală la 30 °. În acest caz, operația = rezistență x cosin (θ) x distanța. Unghiul θ este unghiul dintre direcția forței și direcția mișcării.

Imagine intitulată Calculați Joules Pasul 8

opt. Găsiți o forță comună atașată. În exemplul nostru, presupunem că copilul aplică o rezistență egală cu 10.

Dacă sarcina spune că rezistența este îndreptată în sus sau dreapta / stânga, sau direcția sa coincide cu direcția mișcării corpului, apoi pentru a calcula lucrarea, multiplicați pur și simplu puterea și distanța.

Imagine intitulată Calculați Joules Pasul 9

nouă. Calculați forța corespunzătoare. În exemplul nostru, doar o parte din totalul totalului trage sania înainte. Deoarece frânghia este îndreptată (la un unghi orizontal), cealaltă parte a puterii totale încearcă să ridice sania. Prin urmare, calculați forța căreia direcția coincide cu direcția de mișcare.

În exemplul nostru, unghiul θ (între pământ și frânghie) este egal cu 30 °.

COSθ = COS30 ° = (√3) / 2 = 0,866. Găsiți această valoare utilizând calculatorul - ca unitate de măsurare a unghiului în calculator, setați grade.

Înmulțiți o forță comună pe COSθ. În exemplul nostru: 10 x 0,866 = 8,66 H este forța a cărei direcție coincide cu direcția de mișcare.

Imagine intitulată Calculați Joules Pasul 10

10. Multiplicați forța corespunzătoare la distanță pentru a calcula lucrarea. În exemplul nostru: 8,66 (n) x 20 (m) = 173,2 j.

Metoda 2 din 5:

Calculul energiei (J) pentru această putere (W)

unu. Puterea și energia. Puterea este măsurată în wați (W) și caracterizează rata de schimbare, transformare, transformare sau consum de energie, care este măsurată în jouli (j). Pentru a calcula energia (J) pentru această putere (W), trebuie să cunoașteți durata de timp.

Imaginea intitulată Calculați Joules Pasul 12

2. Pentru calcularea energiei (J) multiplicarea puterii (W) pentru o vreme (o). Dispozitivul, a cărei putere este de 1 w, consumă o energie 1 J pentru fiecare 1 cu. De exemplu, calculează energia consumată cu un bec cu o capacitate de 60 W timp de 120 de secunde: 60 (W) x 120 (c) = 7200 j

Această formulă este valabilă pentru orice putere măsurată în wați, dar cel mai adesea se aplică sarcinilor care implică energie electrică.

Metoda 3 din 5:

Calculul energiei cinetice (J)

unu. Energia cinetică este energia mișcării. Acesta poate fi exprimat în Joules (J).

Energia cinetică este echivalentă cu munca efectuată pentru a accelera un corp fix până la o anumită viteză. După ce a obținut o anumită viteză, energia cinetică a corpului rămâne constantă până când este transformată în căldură (prin frecare), energie potențială gravitațională (atunci când conduceți împotriva gravitației) sau alte tipuri de energie.

Imaginea intitulată calculează Joules Pasul 14

2. Găsiți o greutate corporală. De exemplu, calculați energia cinetică a bicicletei și a ciclismului. Masa ciclistului este de 50 kg, iar masa bicicletei este de 20 kg, adică, masa totală a corpului este de 70 kg (luați în considerare bicicleta și ciclistul ca un singur corp, deoarece se vor mișca într-o singură direcție și la o viteză).

Imaginea intitulată Calculați Joules Pasul 15

3. Calculați viteza. Dacă viteza este dată în sarcină, mergeți la următorul pas - altfel, calculați-l într-una din metodele de mai jos. Vă rugăm să rețineți că aici direcția de viteză poate fi neglijată - în plus, să presupunem că ciclistul călătorește strict într-o linie dreaptă.

Dacă ciclistul conducea la o viteză constantă (fără accelerație), măsurați distanța (m) și împărțiți-o pentru o perioadă (c) cheltuită pe trecerea acestei distanțe. Deci, veți obține viteza medie.

Dacă ciclistul accelerat și viteza de accelerare și direcția de mișcare nu se schimbă, atunci viteza în momentul t este calculată cu formula: accelerația x t + viteza inițială. Timpul este măsurat în secunde, viteza în m / s, accelerația în m / s.

Imagine intitulată Calculați Joules Pasul 16

4. Valorile înlocuitoare în formula. Kinetic Energy = (1/2) MV, unde M - Mass, V - Viteza. De exemplu, dacă viteza ciclismului este de 15 m / s, atunci energia kinetică K = (1/2) (70 kg) (15 m / s) (1/2 kg) (15 m / s) (15 m / s) = 7875 kg ∙ m / s = 7875 n ∙ m = 7875 J

Formula pentru calcularea energiei cinetice este derivată din definiția muncii (W = FΔs) și ecuația cinematică (V = V₀ + 2Aδs, unde Δs - Distanța parcursă).

Metoda 4 din 5:

Calcularea cantității de căldură (j)

unu. Găsiți o masă de corp încălzit. Pentru a face acest lucru, utilizați scale echilibrate sau de primăvară. Dacă corpul este un lichid, cântărește mai întâi recipientul gol (în care este tras lichidul) pentru ao găsi. Cântărind lichidul, deduceți de la valoarea rezultată a unei mase de containere goale pentru a găsi o masă de lichid. De exemplu, ia în considerare apa care cântărește 500 g.

Că rezultatul este măsurat în jouli, masa ar trebui măsurată în grame.

Imaginea intitulată calculează Joules Pasul 18

2. Găsiți căldura corporală specifică. Acesta poate fi găsit în manualul din chimie, fizică sau pe Internet. Capacitatea specifică de căldură a apei este egală cu 4,19 J / g.

Capacitatea de căldură specifică se modifică ușor cu o modificare a temperaturii și a presiunii. De exemplu, în unele surse, capacitatea specifică de căldură a apei este de 4,18 J / g (deoarece sursele diferite selectează diferite valori ale "temperaturii de referință").

Temperatura poate fi măsurată în grade pe Kelvin sau Celsius (deoarece diferența dintre cele două valori de temperatură va fi aceeași), dar nu în grade Fahrenheit.

Imagine intitulată Calculați Joules Pasul 19

3. Găsiți temperatura inițială a corpului. Dacă corpul este un lichid, utilizați termometrul.

Imaginea intitulată Calculați Joules Pasul 20

4. Încălziți corpul și îl găsiți temperatura finită. Astfel încât să găsiți cantitatea de căldură transmisă de corp când a încălzit.

Dacă doriți să găsiți o energie totală transformată în căldură, considerați că temperatura inițială a corpului este egală cu zero absolută (0 de Kelvin sau -273.15 Celsius). De obicei, nu este aplicată.

Imaginea intitulată Calculați Joules Pasul 21

cinci. Ștergeți temperatura inițială a corpului de la temperatura finală pentru a găsi o modificare a temperaturii corpului. De exemplu, apa este încălzită de la 15 grade Celsius la 35 de grade Celsius, adică schimbarea temperaturii apei este de 20 de grade Celsius.

Imaginea intitulată Calculați Joules Pasul 22

6. Greutatea corporală multiplicată, schimbarea specifică a căldurii și a temperaturii corpului. Formula: H = MCΔt, unde ΔT este o schimbare a temperaturii. În exemplul nostru: 500 x 4.19 x 20 = 41.900

Cantitatea de căldură este uneori măsurată în calorii sau cicluri. Calorii - aceasta este cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura de 1 gram de apă pentru 1 grad Celsius, ciclooria - aceasta este cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura de 1 kg de apă pentru 1 grad Celsius. În exemplul de mai sus, o creștere a temperaturii de 500 g de apă pentru 20 de grade Celsius va necesita 10.000 de calorii sau 10 kcal.

Metoda 5 din 5:

Calculul energiei electrice (J)

unu. Descrie modul de calculare a fluxului de energie în circuitul electric. Un exemplu practic este dat pe baza căruia pot fi rezolvate sarcinile fizice. Pentru a începe cu, calculăm puterea conform formulei P = I x R, unde sunt actualul (A), R -s rezistență (OM). Veți găsi puterea (W), cu care puteți calcula energia (j) (a se vedea al doilea capitol).

Imaginea intitulată calculează Joules Pasul 24

2. Luați rezistorul. Valoarea de rezistență a rezistenței este indicată de numărul sau eticheta sub forma unei benzi de culoare. De asemenea, puteți determina rezistența rezistenței prin conectarea la o intrare sau un multimetru. De exemplu, luați un rezistor cu o rezistență de 10 ohmi.

Imaginea intitulată Calculați Joules Pasul 25

3. Conectați rezistorul la sursa curentă. Pentru a face acest lucru, utilizați cleme de crocodil sau un stand experimental cu un lanț electric.

Imaginea intitulată calculează Joules Pasul 26

4. În timpul anumitor timp prin circuit, săriți curentul. De exemplu, faceți-o în decurs de 10 s.

Imaginea intitulată calculează Joules Pasul 27

cinci. Determinați puterea curentă. Pentru a face acest lucru, utilizați un ampermetru sau multimetru. De exemplu, curentul este de 100 mA = 0,1 a.

Imaginea intitulată Calculați Joules Pasul 28

6. Calculați alimentarea (W) cu formula p = i x r. În exemplul nostru: p = 0,1 x 10 = 0,01 x 10 = 0,1 W = 100 MW

Imagine intitulată Calculați Joules Pasul 29

7. Multiplicați puterea și timpul pentru a găsi energie (j). În exemplul nostru: 0,1 (W) x 10 (c) = 1 j.

Deoarece 1 joule este o ușoară valoare, iar puterea aparatelor electrice este indicată în wați, milivate și kilowați, apoi în locuințe și sfera comunală, energia este de obicei măsurată în kilowatt-ore. Dacă 1 w = 1 j / s, apoi 1 J = 1 W ∙ C- Dacă 1 kW = 1 kJ / s, apoi 1 kJ = 1 kW ∙ s. De la 1 h = 3600 s, apoi 1 kWh ∙ h = 3600 kW ∙ c = 3600 kJ = 3600000 j.

sfaturi

În SI, energia și munca este măsurată și în Ergakh. 1 ERG = 1 DINA (unitate de măsurare a forței) x 1 cm. 1 J = 10000000 ERG.

Avertizări

Joule și Meterul Newton sunt unități de muncă. În Joules măsoară energia și lucrează perfect atunci când corpul se mișcă într-o linie dreaptă. Dacă corpul se rotește, se aplică unitatea de măsurare a contorului Newton.