Како израчунати џул

Садржај

Кораци
Метод 1 од 5: Израчунавање рада (Ј)
Метод 2 од 5: Израчунајте енергију (Ј) из дате снаге (В)
Метода 3 од 5: Израчунавање кинетичке енергије (Ј)
Метод 4 од 5: Израчунавање количине топлоте (Ј)
Метод 5 од 5: Израчунавање електричне енергије (Ј)
Савјети
Упозорења
Шта ти треба

Џул (Ј) је једна од најважнијих јединица у Међународном систему јединица (СИ). Џоули мере рад, енергију и топлоту. Да бисте приказали коначни резултат у џулима, користите СИ јединице.Ако су у задатку дате друге мерне јединице, претворите их у мерне јединице из Међународног система јединица.

Кораци

Метод 1 од 5: Израчунавање рада (Ј)

1 Појам рада у физици. Ако померите кутију, посао ћете обавити. Ако подигнете кутију, онда сте обавили посао. Да би посао био обављен, морају бити испуњена два услова:
- Примењујете константну силу.
- Под дејством примењене силе тело се креће у смеру дејства силе.
2 Израчунај рад. Да бисте то урадили, помножите силу и удаљеност (за коју се тело померило). У СИ се сила мери у њутонима, а растојање у метрима. Ако користите ове јединице, резултат ће се мерити у џулима.
- Приликом решавања задатака одредите правац примењене силе. Приликом подизања кутије сила је усмерена одоздо према горе, али ако кутију узмете у руке и пређете одређену удаљеност, тада нећете обавити посао - примењујете силу тако да кутија не падне, већ ова сила не помера кутију.
3 Одредите своју телесну тежину. Потребно је израчунати силу коју је потребно применити за померање тела. Размотримо пример: израчунајте рад спортисте при подизању (од пода до груди) шипке тешке 10 кг.
- Ако проблем садржи нестандардне мјерне јединице, претворите их у СИ јединице.
4 Израчунајте снагу. Сила = маса к убрзање. У нашем примеру узимамо у обзир убрзање гравитације које је једнако 9,8 м / с. Сила коју треба применити да би се шипка померила према горе је 10 (кг) к 9,8 (м / с) = 98 кг ∙ м / с = 98 Н.
- Ако се тело креће у хоризонталној равни, занемарите убрзање услед гравитације. Можда ће задатак захтевати израчунавање силе потребне за превазилажење трења. Ако је у задатку дато убрзање, једноставно га помножите са датом телесном масом.
5 Измерите пређену удаљеност. У нашем примеру, рецимо да је шипка подигнута на висину од 1,5 м. (Ако су у задатку дате нестандардне мерне јединице, претворите их у СИ јединице.)
6 Помножите силу са растојањем. Да би подигао шипку тешку 10 кг на висину од 1,5 м, спортиста ће извести посао једнак 98 к 1,5 = 147 Ј.
7 Израчунајте рад када је сила усмерена под углом. Претходни пример је био прилично једноставан: правци силе и кретања тела су се поклопили. Али у неким случајевима сила је усмерена под углом у правцу кретања. Размотримо пример: израчунајте рад детета које вуче санке 25 м помоћу ужета које је 30 степени од хоризонтале. У овом случају рад = сила к косинус (θ) к растојање. Угао θ је угао између смера силе и смера кретања.
8 Нађи укупну примењену силу. У нашем примеру, рецимо да дете примењује силу једнаку 10 Н.
- Ако проблем каже да је сила усмерена нагоре, или удесно / улево, или се њен смер поклапа са смером кретања тела, онда за израчунавање рада једноставно помножите силу и растојање.
9 Израчунај одговарајућу силу. У нашем примеру, само делић укупне силе вуче санке напред. Пошто је конопац усмерен нагоре (под углом у односу на хоризонталу), други део укупне силе покушава да подигне санке. Због тога израчунајте силу чији се смер поклапа са смером кретања.
- У нашем примеру, угао θ (између тла и ужета) је 30º.
- цосθ = цос30º = (√3) / 2 = 0,866. Пронађите ову вредност помоћу калкулатора; поставите јединицу угла у калкулатору на степене.
- Помножите укупну силу са цосθ. У нашем примеру: 10 к 0,866 = 8,66 Н - ово је сила чији се правац поклапа са смером кретања.
10 Помножите одговарајућу силу са растојањем да бисте израчунали рад. У нашем примеру: 8,66 (В) к 20 (м) = 173,2 Ј.

Метод 2 од 5: Израчунајте енергију (Ј) из дате снаге (В)

1 Снага и енергија. Снага се мери у ватима (В) и описује брзину промене, конверзије, преноса или потрошње енергије, која се мери у џулима (Ј).Да бисте израчунали енергију (Ј) за дату снагу (В), морате знати дужину времена.
2 Да бисте израчунали енергију (Ј), помножите снагу (В) са временом (с). Уређај снаге 1 В троши 1 Ј енергије сваких 1 с. На пример, израчунајмо енергију коју сијалица 60 В троши 120 секунди: 60 (В) к 120 (с) = 7200 Ј
- Ова формула је тачна за сваку снагу која се мери у ватима, али се најчешће користи у задацима који укључују електричну енергију.

Метода 3 од 5: Израчунавање кинетичке енергије (Ј)

1 Кинетичка енергија је енергија кретања. Може се изразити у џулима (Ј).
- Кинетичка енергија је еквивалентна раду који се врши за убрзање непокретног тела до одређене брзине. Кад достигне одређену брзину, кинетичка енергија тела остаје константна све док се не претвори у топлоту (од трења), гравитациону потенцијалну енергију (при кретању против гравитације) или друге врсте енергије.
2 Одредите своју телесну тежину. На пример, израчунајте кинетичку енергију бицикла и бициклисте. Бициклиста има 50 кг, а бицикл 20 кг, што значи да је укупна телесна тежина 70 кг (сматрајте да су бицикл и бициклиста једно тело, јер ће се кретати у истом смеру и истом брзином).
3 Израчунајте брзину. Ако је у проблему дата брзина, идите на следећи корак; у супротном, израчунајте га помоћу једне од доле наведених метода. Имајте на уму да је смер брзине овде занемарљив; штавише, претпоставимо да се бициклиста вози по правој линији.
- Ако је бициклиста возио константном брзином (без убрзања), измерите пређени пут (м) и поделите га са временом (има) да пређете ову удаљеност. Ово ће вам дати просечну брзину.
- Ако је бициклиста убрзавао, а вредност убрзања и смер кретања се нису променили, тада се брзина у датом тренутку т рачуна по формули: убрзање к т + почетна брзина. Време се мери у секундама, брзина у м / с, убрзање у м / с.
4 Укључите вредности у формулу. Кинетичка енергија = (1/2) мв, где је м маса, в је брзина. На пример, ако је брзина бициклисте 15 м / с, тада је његова кинетичка енергија К = (1/2) (70 кг) (15 м / с) = (1/2) (70 кг) (15 м / с) с) (15 м / с) = 7875 кг ∙ м / с = 7875 Н ∙ м = 7875 Ј
- Формула за израчунавање кинетичке енергије изведена је из дефиниције рада (В = ФΔс) и кинематичке једначине (в = в₀ + 2аΔс, где је Δс пређена удаљеност).

Метод 4 од 5: Израчунавање количине топлоте (Ј)

1 Нађи масу загрејаног тела. Да бисте то урадили, користите вагу или опружну вагу. Ако је тело течност, прво изважите празну посуду (у коју ћете сипати течност) да бисте пронашли њену масу. Након вагања течности, одузмите масу празне посуде од ове вредности да бисте пронашли масу течности. На пример, размислите о води тежине 500 г.
- Да би се резултат мерио у џулима, маса се мора мерити у грамима.
2 Пронађите специфичну топлоту тела. Може се пронаћи у уџбенику хемије, физике или на интернету. Специфични топлотни капацитет воде је 4,19 Ј / г.
- Специфична топлота незнатно варира са температуром и притиском. На пример, у неким изворима специфични топлотни капацитет воде је 4,18 Ј / г (будући да различити извори бирају различите вредности "референтне температуре").
- Температура се може мерити у степенима Келвина или Целзијуса (пошто ће разлика између две температуре бити иста), али не и у степенима Фаренхајта.
3 Одредите своју почетну телесну температуру. Ако је тело течно, користите термометар.
4 Загрејте тело и пронађите његову коначну температуру. На овај начин можете пронаћи количину топлоте која се преноси на тело када се загреје.
- Ако желите да пронађете укупну енергију претворену у топлоту, сматрајте да је почетна телесна температура апсолутна нула (0 Келвина или -273,15 Целзијуса). Ово обично не важи.
5 Одузмите почетну телесну температуру од завршне температуре да бисте пронашли промену телесне температуре. На пример, вода се загрева са 15 степени Целзијуса на 35 степени Целзијуса, односно промена температуре воде је 20 степени Целзијуса.
6 Помножите телесну тежину, њену специфичну топлоту и промену телесне температуре. Формула: Х = мцΔТ, где је ΔТ промена температуре. У нашем примеру: 500 к 4,19 к 20 = 41,900 Ј
- Топлина се понекад мери у калоријама или килокалоријама. Калорије су количина топлоте потребна за подизање температуре 1 грама воде за 1 степен Целзијуса; килокалорије је количина топлоте потребна за подизање температуре 1 кг воде за 1 степен Целзијуса. У горњем примеру, било би потребно 10.000 калорија или 10 кцал да се температура 500 грама воде подигне за 20 степени Целзијуса.

Метод 5 од 5: Израчунавање електричне енергије (Ј)

1 Ово описује методу за израчунавање протока енергије у електричном колу. Наведен је практичан пример на основу кога се могу решити физички проблеми. За почетак израчунајмо снагу према формули П = И к Р, где је И јачина струје (А), Р отпор (Охм). Наћи ћете снагу (В) помоћу које можете израчунати енергију (Ј) (погледајте друго поглавље).
2 Узми отпорник. Вредност отпора (Охм) отпорника означена је бројем или ознаком означеном бојом. Отпор отпорника можете одредити и повезивањем на охмметар или мултиметар. На пример, узмимо отпорник од 10 охма.
3 Прикључите отпорник на извор струје. Да бисте то учинили, користите крокодилске копче или експериментално постоље са електричним кругом.
4 Проведите струју кроз коло одређено време. На пример, урадите то 10 секунди.
5 Одредите јачину струје. Да бисте то урадили, користите амперметар или мултиметар. На пример, струја је 100 мА = 0,1 А.
6 Израчунајте снагу (В) користећи формулу П = И к Р. У нашем примеру: П = 0,1 к 10 = 0,01 к 10 = 0,1 В = 100 мВ
7 Помножите снагу и време за проналажење енергије (Ј). У нашем примеру: 0,1 (Ш) к 10 (с) = 1 Ј.
- Будући да је 1 џул мала вриједност, а снага електричних апарата назначена у ватима, миливатима и киловатима, у стамбеном и комуналном сектору енергија се обично мјери у киловат-сатима. Ако је 1 В = 1 Ј / с, тада је 1 Ј = 1 В ∙ с; ако је 1 кВ = 1 кЈ / с, онда је 1 кЈ = 1 кВ ∙ с. Пошто је 1 х = 3600 с, тада је 1 кВ ∙ х = 3600 кВ ∙ с = 3600 кЈ = 3600000 Ј.

Савјети

У СИ се енергија и рад такође мере ерговима. 1 ерг = 1 дин (јединица мере силе) к 1 цм. 1 Ј = 10.000.000 ерг.

Упозорења

Џул и њутн метар су мерне јединице за рад. Џоули мере енергију и рад који се обавља када се тело креће равно. Ако се тело ротира, мерна јединица је њутнметар.