Pinangalanang British physicist na si James Edward Joule, ang joule (J) ay isa sa pangunahing mga yunit ng international metric system. Ang joule ay ginagamit bilang isang yunit ng trabaho, enerhiya, at init, at malawakang ginagamit sa mga aplikasyon ng pang-agham. Kung nais mo ang iyong sagot sa joule, laging siguraduhing gumamit ng karaniwang mga yunit ng pang-agham. Ang foot-pound o British unit of heat (BTU) ay ginagamit pa rin sa ilang mga larangan, ngunit hindi sa iyong takdang-aralin sa pisika.
Hakbang
Paraan 1 ng 5: Pagkalkula ng Trabaho sa Joules
Hakbang 1. Maunawaan ang trabaho sa pisika
Kung itulak mo ang isang kahon sa isang silid, nagsumikap ka. Kung maiangat mo ang kahon, nagsumikap ka rin. Mayroong dalawang mahahalagang pamantayan na dapat mayroon sa "negosyo":
- Nagbibigay ka ng isang matatag na estilo.
- Ginagawa ng puwersang ito na ilipat ang mga bagay sa parehong direksyon tulad ng puwersa.
Hakbang 2. Maunawaan ang kahulugan ng negosyo
Madaling kalkulahin ang pagsisikap. Paramihin lang ang dami ng puwersa at ang kabuuang distansya na nilakbay ng bagay. Karaniwan, ang mga siyentipiko ay nagpapahiwatig ng lakas sa Newton at distansya sa metro. Kung gagamitin mo ang pareho sa mga yunit na ito, ang nagresultang yunit ng trabaho ay si Joules.
Kailan man mabasa ang isang katanungan tungkol sa negosyo, huminto at isipin kung nasaan ang istilo. Kung angat mo ang kahon, itulak mo ito pataas upang gumalaw ang kahon. Kaya, ang distansya ng paglalakbay ng kahon ay kung gaano kataas ang paglipat nito. Gayunpaman, sa susunod na maglalakad ka sa kahon, walang pagsisikap na gagawin sa prosesong ito. Kahit na itulak mo pa rin ang kahon pataas upang hindi ito mahulog, hindi na ito gumagalaw
Hakbang 3. Hanapin ang masa ng bagay na naalis na
Ang dami ng isang bagay ay kinakailangan upang makalkula ang lakas na kinakailangan upang ilipat ito. Sa aming halimbawa, ipagpalagay na ang karga ay mayroong isang bigat na 10 kilo (kg).
Iwasang gumamit ng pounds o iba pang mga hindi pamantayang yunit, o ang iyong pangwakas na sagot ay hindi sasama sa mga joule
Hakbang 4. Kalkulahin ang estilo
Pilitin = mass x acceleration. Sa aming halimbawa, ang pag-angat ng timbang nang diretso, ang pagpabilis na ginagawa namin ay dahil sa gravity, na sa ilalim ng normal na pangyayari ay pinabilis ang bagay na pababa sa 9.8 metro / sec.2. Kalkulahin ang puwersang kinakailangan upang ilipat ang aming pagkarga sa pamamagitan ng pag-multiply (10 kg) x (9.8 m / s2) = 98 kg m / s2 = 98 mga newton (N).
Kung ang bagay ay inilipat nang pahalang, ang gravity ay walang epekto. Maaaring hilingin sa iyo ng problema na kalkulahin ang lakas na kinakailangan upang labanan ang alitan. Kung sasabihin sa iyo ng problema ang pagpabilis ng isang bagay habang itinutulak ito, maaari mong i-multiply ang kilalang pagpabilis ng masa nito
Hakbang 5. Sukatin ang paglipat ng paglipat
Para sa halimbawang ito, ipagpalagay na ang isang pagkarga ay itinaas sa taas na 1.5 metro (m). Ang pag-aalis ay dapat na sukatin sa metro, o ang iyong pangwakas na sagot ay hindi magiging sa mga joule.
Hakbang 6. I-multiply ang puwersa sa pamamagitan ng pag-aalis
Upang maiangat ang isang 98 bigat na bigat na 1.5 metro ang taas, kailangan mong gumawa ng 98 x 1.5 = 147 joules ng trabaho.
Hakbang 7. Kalkulahin ang gawaing nagawa upang ilipat ang bagay sa isang tiyak na anggulo
Ang aming halimbawa sa itaas ay simple: ang isang tao ay nagpapalakas ng isang pasulong na puwersa sa isang bagay, at ang bagay ay sumusulong. Minsan, ang direksyon ng puwersa at paggalaw ng bagay ay hindi pareho, dahil maraming mga puwersa na kumikilos sa bagay. Sa susunod na halimbawa, makakalkula namin ang bilang ng mga joule na kinakailangan para sa isang bata upang hilahin ang isang sled 25 metro sa pamamagitan ng patag na niyebe sa pamamagitan ng paghila ng lubid sa isang anggulo ng 30º. Para sa problemang ito, gumana = puwersa x cosine (θ) x pag-aalis. Ang simbolo ay ang letrang Greek na theta, at inilalarawan ang anggulo sa pagitan ng direksyon ng puwersa at ng direksyon ng paggalaw.
Hakbang 8. Hanapin ang kabuuang puwersa na inilapat
Para sa problemang ito, ipagpalagay na ang isang bata ay kumukuha ng isang string na may lakas na 10 mga newton.
Kung ang problema ay nagpapatakbo ng isang puwersa sa kanan, isang pataas na puwersa, o isang puwersa sa direksyon ng paggalaw, kung gayon ang account na ito ay nagkakaroon na ng x cosine (θ) na bahagi ng puwersa, at maaari mong laktawan nang maaga at ipagpatuloy ang pagpaparami ng mga halaga
Hakbang 9. Kalkulahin ang kaukulang puwersa
Ilang istilo lamang ang humihila sa sled pasulong. Habang tumuturo ang string, sinusubukan ng ibang lakas na hilahin ito, hinila ito laban sa gravity. Kalkulahin ang puwersang ipinataw sa direksyon ng paggalaw:
- Sa aming halimbawa, ang anggulo sa pagitan ng patag na niyebe at ng lubid ay 30º.
- Kalkulahin ang cos (θ). cos (30º) = (√3) / 2 = humigit-kumulang na 0.866. Maaari kang gumamit ng isang calculator upang mahanap ang halagang ito, ngunit siguraduhin na ang iyong calculator ay gumagamit ng parehong mga yunit ng iyong pagsukat ng anggulo (degree o radian).
- I-multiply ang kabuuang puwersa x cos (θ). Sa aming halimbawa, 10 N x 0.866 = 8.66 na puwersa sa direksyon ng paggalaw.
Hakbang 10. I-multiply ang puwersa x pag-aalis
Ngayon alam na natin ang puwersa na sumusulong sa direksyon ng paggalaw, maaari nating kalkulahin ang gawain tulad ng dati. Sinasabi sa amin ng aming problema na ang sled ay sumusulong sa 20 metro, kaya kalkulahin ang 8.66 N x 20 m = 173.2 joules ng trabaho.
Paraan 2 ng 5: Kinakalkula ang Joules mula sa Watts
Hakbang 1. Maunawaan ang lakas at lakas
Ang Watt ay isang yunit ng lakas o rate ng paggamit ng enerhiya (enerhiya na hinati ayon sa oras). Habang si Joule ay isang yunit ng enerhiya. Upang mai-convert ang Watts sa Joule, kailangan mong matukoy ang oras. Kung mas mahaba ang daloy ng kuryente, mas malaki ang ginamit na enerhiya.
Hakbang 2. I-multiply ang Watts ng mga segundo upang makuha si Joules
Ang isang 1 Watt aparato ay ubusin ang 1 Joule ng enerhiya bawat 1 segundo. Kung i-multiply mo ang bilang ng Watts sa mga segundo, makakakuha ka ng Joules. Upang malaman kung magkano ang lakas ng isang 60W na lampara na gugugol sa loob ng 120 segundo, kailangan mo lamang i-multiply ng 60 watts x 120 segundo = 7,200 Joules.
Ang formula na ito ay maaaring magamit para sa anumang lakas na ipinahayag sa Watts, ngunit sa pangkalahatan sa kuryente
Paraan 3 ng 5: Kinakalkula ang Kinetic Energy sa Joules
Hakbang 1. Maunawaan ang lakas na gumagalaw
Ang enerhiya na gumagalaw ay ang dami ng enerhiya sa anyo ng paggalaw. Tulad ng ibang mga yunit ng enerhiya, ang lakas na gumagalaw ay maaaring nakasulat sa mga joule.
Ang enerhiya na gumagalaw ay katumbas ng dami ng gawaing ginawa upang mapabilis ang isang static na bagay sa isang tiyak na bilis. Kapag naabot ng bagay ang bilis na iyon, ang bagay ay magpapanatili ng isang tiyak na dami ng lakas na gumagalaw hanggang sa ang enerhiya ay maging init (mula sa alitan), gravitational potensyal na enerhiya (mula sa paglipat laban sa gravity), o iba pang mga uri ng enerhiya
Hakbang 2. Hanapin ang masa ng bagay
Halimbawa, sinusukat namin ang lakas na gumagalaw ng isang bisikleta at isang siklista. Halimbawa, ang rider ay may mass na 50 kg, at ang kanyang bisikleta ay mayroong 20 kg, para sa isang kabuuang mass m na 70 kg. Ngayon, isinasaalang-alang namin ang dalawa bilang isang bagay na may bigat na 70 kg dahil pareho silang gumagalaw sa parehong bilis.
Hakbang 3. Kalkulahin ang bilis
Kung alam mo na ang bilis o bilis ng nagbibisikleta, isulat lamang ito at magpatuloy. Kung kailangan mong kalkulahin ang bilis, gumamit ng isa sa mga pamamaraan sa ibaba. Tandaan na naghahanap kami ng bilis, hindi sa bilis (na kung saan ay ang bilis sa isang naibigay na direksyon), kahit na ang pagpapaikli v ay madalas na ginagamit. Huwag pansinin ang anumang mga pagliko na ginagawa ng siklista at ipalagay na ang buong distansya ay sakop sa isang tuwid na linya.
- Kung ang siklista ay gumagalaw sa isang pare-pareho ang bilis (hindi nagpapabilis), sukatin ang distansya na naglalakbay ang siklista sa metro, at hatiin sa bilang ng mga segundo na aabutin upang masakop ang distansya na iyon. Ang pagkalkula na ito ay magbubunga ng average na bilis, na sa kasong ito ay katumbas ng madalian na tulin.
- Kung nakakaranas ang nagbibisikleta ng patuloy na pagbilis at hindi nagbabago ng direksyon, kalkulahin ang kanyang bilis sa oras t gamit ang formula para sa bilis sa oras t = (acceleration) (t) + paunang bilis. Gumamit ng pangalawa upang sukatin ang oras, metro / segundo upang sukatin ang bilis, at m / s2 upang masukat ang pagpabilis.
Hakbang 4. I-plug ang mga numerong ito sa sumusunod na formula
Kinetic energy = (1/2) m v 2. Halimbawa, kung ang isang siklista ay gumagalaw na may bilis na 15 m / s, ang kanyang lakas na gumagalaw EK = (1/2) (70 kg) (15 m / s)2 = (1/2) (70 kg) (15 m / s) (15 m / s) = 7875 kgm2/ s2 = 7875 newton meters = 7875 joules.
Ang pormula para sa lakas na gumagalaw ay maaaring makuha mula sa kahulugan ng trabaho, W = FΔs, at ang kinematic equation v2 = v02 + 2aΔs Ang kumakatawan sa isang pagbabago sa posisyon o distansya na nilakbay.
Paraan 4 ng 5: Pagkalkula ng Init sa Joules
Hakbang 1. Hanapin ang masa ng bagay na pinainit
Gumamit ng isang sukatan o balanse ng tagsibol upang sukatin ito. Kung ang bagay ay likido, sukatin muna ang walang laman na lalagyan kung saan ang likido at hanapin ang masa nito. Kailangan mong ibawas ito mula sa masa ng lalagyan kasama ang likido upang makita ang masa ng likido. Para sa halimbawang ito, sabihin nating ang object ay 500 gramo ng tubig.
Gumamit ng gramo, hindi iba pang mga yunit, o ang resulta ay hindi magiging joule
Hakbang 2. Hanapin ang tiyak na init ng bagay
Ang impormasyong ito ay matatagpuan sa mga sanggunian sa kimika, kapwa sa form ng libro at online. Para sa tubig, ang tiyak na init ng c ay 4.19 joules bawat gramo para sa bawat degree Celsius ito ay pinainit - o 4.1855, kung kailangan mo ng eksaktong halaga.
- Ang tunay na tiyak na init ay bahagyang nag-iiba batay sa temperatura at presyon. Ang iba't ibang mga samahan at aklat-aralin ay gumagamit ng iba't ibang pamantayan ng temperatura, kaya maaari mong makita ang tiyak na init ng tubig na nakalista bilang 4.179.
- Maaari mong gamitin ang Kelvin sa halip na Celsius dahil ang pagkakaiba ng temperatura ay pareho para sa parehong mga yunit (ang pagpainit ng isang bagay na 3ºC ay katumbas ng pag-init ng 3 Kelvin). Huwag gumamit ng Fahrenheit, o ang iyong mga resulta ay hindi magiging sa joules.
Hakbang 3. Hanapin ang paunang temperatura ng bagay
Kung ang bagay ay likido, maaari kang gumamit ng isang mercury thermometer. Para sa ilang mga item, maaaring kailanganin mo ng isang probe thermometer.
Hakbang 4. Painitin ang bagay at sukatin muli ang temperatura
Susukatin nito ang nakuha ng init ng bagay sa panahon ng pag-init.
Kung nais mong sukatin ang kabuuang halaga ng enerhiya na nakaimbak bilang init, maaari mong ipalagay ang paunang temperatura ay ganap na zero: 0 Kelvin o -273.15ºC. Hindi ito masyadong kapaki-pakinabang
Hakbang 5. Bawasan ang paunang temperatura mula sa temperatura ng pag-init
Ang pagbawas na ito ay magreresulta sa isang antas ng pagbabago ng temperatura sa bagay. Ipagpalagay na ang tubig ay dating 15 degree Celsius at pinainit hanggang 35 degree Celsius, ang temperatura ay nagbabago sa 20 degree Celsius.
Hakbang 6. I-multiply ang masa ng bagay sa pamamagitan ng tiyak na init at ng lakas ng pagbabago ng temperatura
Ang formula ay nakasulat Q = mc T, kung saan ang T ay ang pagbabago sa temperatura. Para sa halimbawang ito, 500g x 4, 19 x 20, o 41,900 joules.
Ang init ay mas madalas na nakasulat sa calorie o kilocalorie metric system. Ang isang calorie ay tinukoy bilang ang halaga ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng 1 gramo ng tubig ng 1 degree Celsius, habang ang isang kilocalorie ay ang dami ng init na kinakailangan 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 ng 20 degree Celsius ay gagamit ng 10,000 calories o 10 kilocalories
Paraan 5 ng 5: Kinakalkula ang Joules bilang Elektrikal na Enerhiya
Hakbang 1. Gamitin ang mga hakbang sa ibaba upang makalkula ang daloy ng enerhiya sa isang de-koryenteng circuit
Ang mga hakbang sa ibaba ay nakalista bilang praktikal na mga halimbawa, ngunit maaari mo ring gamitin ang pamamaraan upang maunawaan ang mga problema sa nakasulat na pisika. Una, makakalkula namin ang lakas P gamit ang pormasyong P = I2 x R, kung saan ako ang kasalukuyang nasa amperes at R ang paglaban sa ohms. Ang mga yunit na ito ay gumagawa ng lakas sa watts, kaya mula dito, maaari naming gamitin ang formula sa nakaraang hakbang upang makalkula ang enerhiya sa mga joule.
Hakbang 2. Pumili ng isang risistor
Ang mga resistor ay sinusukat sa mga ohm, na may sukat na nakasulat nang direkta o kinakatawan ng isang koleksyon ng mga may kulay na mga linya. Maaari mo ring subukan ang paglaban ng isang risistor sa pamamagitan ng pagkonekta nito sa isang ohmmeter o multimeter. Para sa halimbawang ito, ipinapalagay namin na ang risistor ay 10 ohms.
Hakbang 3. Ikonekta ang risistor sa kasalukuyang mapagkukunan
Maaari mong ikonekta ang mga wire sa resistor gamit ang isang Fahnestock o alligator clip, o maaari mong mai-plug ang risistor sa isang test board.
Hakbang 4. Daloy ng kasalukuyang sa pamamagitan ng circuit para sa isang tiyak na agwat ng oras
Para sa halimbawang ito, gagamit kami ng agwat na 10 segundo.
Hakbang 5. Sukatin ang kasalukuyang lakas
Gawin ito sa isang ammeter o multimeter. Karamihan sa mga alon ng sambahayan ay sinusukat sa milliamperes, o libu-libong mga amperes, kaya ipinapalagay namin na ang kasalukuyang ay 100 milliamperes o 0.1 amperes.
Hakbang 6. Gamitin ang pormulang P = I2 x R.
Upang mahanap ang lakas, paramihin ang parisukat ng kasalukuyang pamamagitan ng paglaban. Nagreresulta ito sa output ng kuryente sa watts. Ang squaring 0.1 ay nagbibigay ng isang resulta ng 0.01, pinarami ng 10 ay nagbibigay ng isang output output ng 0.1 watts o 100 milliwatts.
Hakbang 7. I-multiply ang lakas sa pamamagitan ng lumipas na oras
Ang pagpaparami na ito ay nagbibigay ng output ng enerhiya sa mga joule. Ang 0.1 watt x 10 segundo ay katumbas ng 1 joule ng elektrikal na enerhiya.
