Nilalaman

• Upang humakbang
• Paraan 1 ng 4: Kinakalkula ang trabaho sa mga joule
• Paraan 2 ng 4: Kinakalkula ang lakas na gumagalaw sa mga joule
• Paraan 3 ng 4: Kinakalkula ang Joule bilang elektrikal na enerhiya
• Paraan 4 ng 4: Kinakalkula ang init sa mga joule
• Mga Tip
• Mga babala
• Mga kailangan

Ang joule (J), na pinangalanang physicist sa Ingles na si James Edward Joule, ay isa sa pinakamahalagang yunit ng International Metric System. Ang joule ay ginagamit bilang isang yunit ng trabaho, enerhiya at init at malawakang ginagamit sa agham. Kung nais mong ang iyong sagot ay nasa joule, palaging gamitin ang karaniwang mga yunit ng pang-agham.

Upang humakbang

Paraan 1 ng 4: Kinakalkula ang trabaho sa mga joule

1. Ang kahulugan ng paggawa. Ang trabaho ay tinukoy bilang isang pare-pareho na puwersa na inilalapat sa isang bagay upang ilipat ito ng isang tiyak na distansya. Kung hindi hihigit sa isang puwersa ang inilalapat, maaari itong kalkulahin bilang kapangyarihan X distansya, at maaaring maisulat sa mga yunit ng joule (katumbas ng isang "Newton meter"). Sa aming unang halimbawa, kumukuha kami ng isang tao na nais na magdagdag ng isang timbang mula sa sahig hanggang sa taas ng dibdib, at kinakalkula namin kung magkano ang nagawa ng taong iyon.
   • Ang puwersa ay dapat na ilapat sa direksyon ng paggalaw. Kapag may hawak na isang bagay at naglalakad pasulong, walang gawaing ginagawa sa bagay, sapagkat hindi mo itinutulak ang bagay sa direksyon ng paggalaw nito.
2. Tukuyin ang masa ng bagay na inililipat. Ang dami ng isang bagay ay kinakailangan upang makalkula ang lakas na kinakailangan upang ilipat ito. Sa aming halimbawa ipinapahayag namin na ang bigat ay may isang bigat na 10 kg.
   • Huwag gumamit ng mga libra o iba pang mga yunit na hindi pamantayan o ang pangwakas na sagot ay hindi sasama sa mga joule.
3. Kalkulahin ang puwersa. Pilitin = mass x acceleration. Sa aming halimbawa, ang pagtaas ng isang timbang na tuwid, ang pagpabilis na sinusubukan naming mapagtagumpayan ay katumbas ng gravity, 9.8 m / s pababa. Kalkulahin ang puwersang kinakailangan upang maiangat ang timbang gamit ang (10 kg) x (9.8 m / s) = 98 kg m / s = 98 Newtons (N).
   • Kung ang bagay ay inilipat nang pahalang, kung gayon ang gravity ay hindi nauugnay. Sa halip, ang problema ay maaaring mag-prompt sa iyo upang kalkulahin ang lakas na kinakailangan upang mapagtagumpayan ang paglaban ng alitan. Kung bibigyan ito ng kung ano ang bilis ng bagay kapag ito ay itinulak, maaari mong i-multiply ang ibinigay na pagpabilis ng masa.
4. Sukatin ang distansya ng paglipat ng bagay. Sa halimbawang ito, ipinapalagay namin na ang bigat ay itinaas 1.5 metro (m). Ang distansya ay dapat sukatin sa metro, kung hindi man ang pangwakas na sagot ay hindi maitatala sa Joules.
5. I-multiply ang puwersa sa layo. Upang maiangat ang bigat na 98 Newton 1.5 metro, kailangan mong gawin ang 98 x 1.5 = 147 Joules ng trabaho.
6. Kalkulahin ang paggawa para sa mga bagay na gumagalaw sa isang anggulo. Ang aming halimbawa sa itaas ay simple: may nag-apply ng paitaas na puwersa sa bagay, at ang bagay ay umakyat. Minsan ang direksyon ng puwersa at ang paggalaw ng bagay ay hindi masyadong magkapareho, dahil maraming pwersa ang kumilos sa bagay. Sa sumusunod na halimbawa ay kakalkulahin namin kung gaano karaming mga Joule ang kinakailangan upang i-drag ang isang sled 25 metro sa pamamagitan ng niyebe sa pamamagitan ng paghila ng isang lubid na nakakabit sa sled sa isang anggulo ng 30º sa pahalang. Ang mga sumusunod na humahawak: trabaho = puwersa x cos (θ) x distansya. Ang "simbolo" ay ang letrang Griyego na "theta," at kumakatawan sa anggulo sa pagitan ng direksyon ng puwersa at ng direksyon ng paggalaw.
7. Tukuyin ang kabuuang lakas na inilapat. Sa problemang ito sinabi namin na may humahatak ng lubid gamit ang puwersa na 10 Newton.
   • Kung ang isang puwersa na "sa kanan," "pataas" o "sa direksyon ng paggalaw" ay naibigay na, ang "force x cos (") "ay kinakalkula, at maaari kang magpatuloy upang i-multiply ang mga halaga.
8. Kalkulahin ang nauugnay na puwersa. Ang bahagi lamang ng puwersa ang humihila sa karwahe pasulong. Dahil ang lubid ay nakataas sa isang anggulo, ang natitirang puwersa ay sumusubok na iangat ang karwahe pataas, pinipigilan ang gravity. Kalkulahin ang puwersa sa direksyon ng paggalaw:
   • Sa aming halimbawa, ang anggulo θ sa pagitan ng lupa at ng lubid ay 30º.
   • Kalkulahin ang cos (θ). cos (30º) = (√3) / 2 = tinatayang 0.866. Maaari mong gamitin ang isang calculator upang mahanap ang halagang ito, ngunit siguraduhin na ang iyong calculator ay gumagamit ng wastong yunit bilang isang ang anggulo ay tinukoy sa (degree o radian).
   • I-multiply ang kabuuang puwersa x cos (θ). Sa aming halimbawa, 10N x 0.866 = 8.66 N sa direksyon ng paggalaw.
9. I-multiply ang lakas x distansya. Ngayon alam na natin kung gaano karaming puwersa ang inilalapat sa direksyon ng paggalaw, maaari nating kalkulahin ang trabaho tulad ng dati. Sinasabi sa amin ng aming problema na ang karwahe ay hinila ng 20 metro pasulong, kaya kinakalkula namin ang 8.66 N x 20 m = 173.2 joules ng trabaho.

Paraan 2 ng 4: Kinakalkula ang lakas na gumagalaw sa mga joule

1. Maunawaan ang ilang lakas na gumagalaw. Ang enerhiya na gumagalaw ay ang dami ng enerhiya sa anyo ng paggalaw. Tulad ng anumang uri ng enerhiya, maaari itong ipahayag sa Joules.
   • Ang enerhiya na gumagalaw ay katumbas ng dami ng gawaing ginawa upang mapabilis ang isang nakatigil na bagay sa isang tiyak na bilis. Sa sandaling maabot ang bilis na iyon, panatilihin ng bagay ang dami ng lakas na gumagalaw hanggang sa ang enerhiya na iyon ay gawing init (sa pamamagitan ng alitan), gravitational na enerhiya (sa pamamagitan ng laban sa gravity), o iba pang mga uri ng enerhiya.
2. Tukuyin ang masa ng bagay. Halimbawa, maaari nating sukatin ang lakas na gumagalaw ng isang bisikleta at isang siklista. Ipagpalagay na ang nagbibisikleta ay mayroong masa na 50 kg at ang bisikleta ay mayroong 20 kg na masa. Na nagdaragdag ng hanggang sa isang kabuuang masa m ng 70 kg. Maaari na namin silang tratuhin nang magkasama bilang 1 object ng 70 kg, dahil magkakasabay silang gumagalaw sa parehong bilis.
3. Kalkulahin ang bilis. Kung alam mo na ang bilis o bilis ng vector ng siklista, isulat ito at magpatuloy. Kung kailangan mo pa ring kalkulahin ito, gumamit ng isa sa mga pamamaraan sa ibaba. Ito ay patungkol sa bilis, hindi sa bilis ng vector (na kung saan ay ang bilis sa isang tiyak na direksyon), kahit na madalas ang sulat v ginamit para sa bilis. Huwag pansinin ang anumang mga pagliko na ginagawa ng siklista at magpanggap na ang buong distansya ay nasa isang tuwid na linya.
   • Kung ang siklista ay gumagalaw sa isang pare-pareho ang bilis (walang pagbilis), sukatin ang distansya na binyahe ng nagbibisikleta at hatiin sa bilang ng mga segundo na kinakailangan upang masakop ang distansya na iyon. Kinakalkula nito ang average na bilis, na sa senaryong ito ay kapareho ng bilis sa anumang naibigay na sandali.
   • Kung ang nagbibisikleta ay gumagalaw sa isang pare-pareho na pagbilis at hindi binabago ang direksyon, kalkulahin ang kanyang bilis sa oras t na may bilis ng formula ’(time t) = (acceleration) (t) + paunang bilis. Ang oras ay nasa segundo, bilis sa metro / segundo at pagbilis sa m / s.
4. Ipasok ang mga sumusunod na numero sa sumusunod na formula. Kinetic energy = (1/2)m "v. Halimbawa, kung ang siklista ay gumagalaw sa bilis na 15 m / s, kung gayon ang kanyang lakas na gumagalaw ay K = (1/2) (70 kg) (15 m / s) = (1/2) (70 kg) ( 15 m / s) (15 m / s) = 7875 kgm / s = 7875 newton meter = 7875 joules.
   • Ang pormula para sa lakas na gumagalaw ay maaaring makuha mula sa kahulugan ng trabaho, W = FΔs, at ang equation v = v₀ + 2aΔs Ang Δ ay tumutukoy sa "pag-aalis," o din sa distansya na nalakbay.

Paraan 3 ng 4: Kinakalkula ang Joule bilang elektrikal na enerhiya

1. Kalkulahin ang enerhiya gamit ang lakas x oras. Ang kuryente ay tinukoy bilang ang natupok na enerhiya bawat yunit ng oras, kaya maaari nating kalkulahin ang natupok na enerhiya sa pamamagitan ng lakas ng beses sa yunit ng oras. Kapaki-pakinabang ito kapag sumusukat ng lakas sa watts, dahil 1 watt = 1 Joule / segundo. Upang malaman kung gaano karaming enerhiya ang ginagamit ng isang bombilya na 60W sa loob ng 120 segundo, i-multiply ang mga sumusunod: (60 watts) x (120 segundo) = 7200 joules.
   • Ang formula na ito ay maaaring magamit para sa anumang uri ng lakas, sinusukat sa watts, ngunit ang kuryente ang pinaka-halata.
2. Gamitin ang mga hakbang sa ibaba upang makalkula ang daloy ng enerhiya sa isang de-koryenteng circuit. Ang mga hakbang sa ibaba ay nakabalangkas bilang isang praktikal na halimbawa, ngunit maaari mo ring gamitin ang pamamaraang ito upang maunawaan ang mga problema sa teoretikal na pisika. Una, kinakalkula namin ang lakas P gamit ang pormasyong P = I x R, kung saan ako ang kasalukuyang nasa mga amperes at ang R ang paglaban sa ohms. Ang mga yunit na ito ay nagbibigay sa amin ng lakas sa watts, kaya mula sa puntong ito maaari naming ilapat ang formula na ginamit sa nakaraang hakbang upang makalkula ang enerhiya sa mga joule.
3. Pumili ng isang risistor. Ang mga resistor ay ipinahiwatig sa ohm, kasama ang kanilang halaga na direktang ipinahiwatig sa risistor, o ipinahiwatig ng isang serye ng mga kulay na singsing. Maaari mo ring subukan ang isang paglaban sa isang ohmmeter o multimeter. Sa halimbawang ito, ipinapalagay namin na ang resistensya na ginagamit namin ay 10 ohm.
4. Ikonekta ang risistor sa isang mapagkukunan ng enerhiya (baterya). Gumamit ng clamp para dito o ilagay ang risistor sa isang test circuit.
5. Hayaan ang isang kasalukuyang daloy sa pamamagitan nito para sa isang tiyak na dami ng oras. Sa halimbawang ito tumatagal kami ng 10 segundo bilang yunit ng oras.
6. Sukatin ang lakas ng kasalukuyang. Ginagawa mo ito sa isang flow meter o isang multimeter. Karamihan sa kasalukuyang sambahayan ay nasa milliamp, kaya ipinapalagay namin na ang kasalukuyang ay 100 milliamp, o 0.1 amps.
7. Gamitin ang pormula P = I x R. Ngayon upang hanapin ang lakas, i-multiply mo ang square power ng kasalukuyang sa pamamagitan ng paglaban. Binibigyan ka nito ng lakas ng circuit na ito sa watts. Ang parisukat na 0.1 ay nagbibigay ng 0.01. I-multiply ito ng 10, at makakakuha ka ng output na lakas na 0.1 watts, o 100 milliwatts.
8. I-multiply ang lakas sa pamamagitan ng lumipas na oras. Nagbibigay ito ng enerhiya sa mga joule. 0.1 watts x 10 segundo ay katumbas ng 1 joule ng elektrikal na enerhiya.
   • Dahil ang Joule ay isang maliit na yunit at dahil ang pagkonsumo ng enerhiya ng mga kagamitan sa bahay ay karaniwang ipinahiwatig sa watts, milliwatts at kilowatts, madalas na mas maginhawa upang makalkula ang bilang ng kWh (kilowatt oras) na natupok ng isang aparato. Ang 1 wat ay katumbas ng 1 joule bawat segundo, o ang 1 joule ay katumbas ng 1 watt segundo; ang isang kilowatt ay katumbas ng 1 kilojoule bawat segundo at ang isang kilojoule ay katumbas ng 1 kilowatt pangalawa. Mayroong 3,600 segundo sa isang oras, kaya ang 1 kilowatt-hour ay katumbas ng 3,600 kilowatt-segundo, 3,600 kilojoules, o 3,600,000 joule.

Paraan 4 ng 4: Kinakalkula ang init sa mga joule

1. Tukuyin ang masa ng bagay kung saan idinagdag ang init. Gumamit ng isang balanse o kaliskis para dito. Kung ang bagay ay likido, timbangin muna ang walang laman na lalagyan na papasok sa likido. Kakailanganin mong ibawas ito mula sa masa ng lalagyan at likido nang sama-sama upang hanapin ang masa ng likido. Sa halimbawang ito ipinapalagay namin na ang object ay 500 gramo ng tubig.
   • Gumamit ng gramo, hindi ibang yunit, kung hindi man ang resulta ay hindi ibibigay sa Joules.
2. Tukuyin ang tiyak na init ng bagay. Ang impormasyong ito ay matatagpuan sa mga libro ng sangguniang kimika ng binas, ngunit maaari mo rin itong makita sa online. Ito ang tiyak na init para sa tubig c katumbas ng 4.19 joules bawat gramo para sa bawat degree Celsius - o 4.1855, kung nais mong maging napaka tumpak.
   • Ang tiyak na init ay bahagyang nag-iiba depende sa temperatura at presyon. Ang iba't ibang mga samahan at aklat-aralin ay gumagamit ng iba't ibang "karaniwang temperatura," kaya maaari kang makahanap ng hanggang 4,179 para sa tukoy na init ng tubig.
   • Maaari mo ring gamitin ang Kelvin sa halip na Celsius, dahil ang 1 degree ay pareho para sa parehong mga pinggan (ang pagpainit ng isang bagay na may 3ºC ay kapareho ng sa 3 Kelvin). Huwag gumamit ng Fahrenheit o ang resulta ay hindi ibibigay sa Joules.
3. Tukuyin ang kasalukuyang temperatura ng bagay. Kung ang bagay ay isang likido, maaari kang gumamit ng isang regular (mercury) thermometer. Para sa iba pang mga bagay na maaaring kailanganin mo ng isang thermometer na may isang pagsisiyasat.
4. Painitin ang bagay at sukatin muli ang temperatura. Pinapayagan kang sukatin ang dami ng init na naidagdag sa isang bagay sa panahon ng pag-init.
   • Kung nais mong malaman ang kabuuang halaga ng enerhiya na nakaimbak sa anyo ng init, maaari kang magpanggap na ang paunang temperatura ay ganap na zero: 0 Kelvin o -273.15ºC.
5. Ibawas ang orihinal na temperatura mula sa temperatura pagkatapos ng pag-init. Nagbibigay ito ng resulta ng pagbabago sa temperatura ng bagay. Ipagpalagay na ang tubig sa simula ay 15 degree Celsius at pagkatapos ng pag-init ay 35 degree Celsius, ang pagbabago sa temperatura ay 20 degree Celsius.
6. I-multiply ang masa ng bagay sa pamamagitan ng tiyak na init at ang pagbabago sa temperatura. Isusulat mo ang formula na ito bilang H =mcΔT., kung saan ang ΔT ay kumakatawan sa "pagbabago sa temperatura". Sa halimbawang ito, nagiging 500g x 4.19 x 20 = 41,900 joules ito.
   • Ang init ay karaniwang ipinahiwatig sa caloriya o kilo. Ang isang calorie ay tinukoy bilang ang halaga ng init na kinakailangan upang makagawa ng 1 gramo ng tubig na tumaas ng temperatura ng 1 degree Celsius, habang ang isang kilocalorie (o Calorie) ay ang dami ng kinakailangang init upang itaas ang temperatura ng 1 kilo ng tubig ng 1 degree Celsius . Sa halimbawa sa itaas, ang pagtaas ng temperatura ng 500 gramo ng tubig sa pamamagitan ng 20 degree Celsius ay nangangailangan ng 10,000 calories o 10 kilocalories.

Mga Tip

• Kaugnay sa joule ay isa pang yunit ng trabaho at enerhiya na tinatawag na erg; Ang 1 erg ay katumbas ng 1 dyne force beses sa distansya ng 1 cm. Ang isang joule ay katumbas ng 10,000,000 erg.

Mga babala

• Bagaman ang mga salitang "joule" at "newton meter" ay tumutukoy sa iisang yunit, sa pagsasagawa ang "joule" ay ginagamit upang ipahiwatig ang anumang anyo ng enerhiya at para sa gawaing ginagawa sa isang tuwid na linya, tulad ng halimbawa ng pag-akyat ng mga hagdan sa itaas. Kapag ginamit upang makalkula ang metalikang kuwintas (puwersa sa isang umiikot na bagay), mas gusto namin ang term na "Newton meter".

Mga kailangan

Kinakalkula ang Trabaho o Kinetic Energy:

• Stopwatch o timer
• Libra o balanse
• Calculator na may cosine function (para lamang sa trabaho, hindi laging kinakailangan)

Kinakalkula ang enerhiya sa kuryente:

• Pagtutol
• Mga wire o isang test board
• Multimeter (o isang ohmmeter at isang kasalukuyang metro)
• Mga clip ng Fahnestock o alligator

Init:

• Bagay na maiinit
• Pinagmulan ng init (tulad ng isang Bunsen burner)
• Thermometer (isang likido na thermometer o thermometer na may isang probe)
• Sanggunian ng kimika / kimika (para sa paghahanap ng tukoy na init ng bagay na pinainit)