Inhalt

• Schrëtt
• Method 1 vun 5: Berechnung vun Aarbecht (J)
• Method 2 vu 5: Berechent Energie (J) aus enger gegebener Kraaft (W)
• Method 3 vun 5: Kinetesch Energie berechnen (J)
• Method 4 vun 5: Berechnung vun der Hëtzt (J)
• Method 5 vun 5: Elektresch Energie berechnen (J)
• Tipps
• Warnungen
• Wat brauchs du

De Joule (J) ass eng vun de wichtegsten Eenheeten am Internationalen Eenheetssystem (SI). Joules moossen Aarbecht, Energie an Hëtzt. Fir dat lescht Resultat a Joule ze representéieren, benotzt SI Eenheeten.Wann aner Moosseenheeten an der Aufgab uginn, konvertéiert se an Moosseenheeten aus dem Internationalen Eenheetssystem.

Schrëtt

Method 1 vun 5: Berechnung vun Aarbecht (J)

1. 1 D'Konzept vun der Aarbecht an der Physik. Wann Dir d'Këscht beweegt, da kritt Dir d'Aarbecht gemaach. Wann Dir d'Këscht opheft, dann hutt Dir d'Aarbecht gemaach. Fir d'Aarbecht ze maachen, mussen zwee Bedéngungen erfëllt sinn:
   • Dir benotzt konstant Kraaft.
   • Ënner der Handlung vun der ugewandter Kraaft beweegt de Kierper a Richtung vun der Handlung vun der Kraaft.
2. 2 Berechent d'Aarbecht. Fir dëst ze maachen, multiplizéiert d'Kraaft an d'Distanz (duerch déi de Kierper sech beweegt). Am SI gëtt d'Kraaft gemooss an Newton, an d'Distanz a Meter. Wann Dir dës Eenheeten benotzt, gëtt dat resultéierend Wierk an Joule gemooss.
   • Wann Dir Probleemer léist, bestëmmt d'Richtung vun der ugewandter Kraaft. Wann Dir d'Këscht opheft, gëtt d'Kraaft vun ënnen no uewen geriicht, awer wann Dir d'Këscht an Ären Hänn hëlt an eng gewëssen Distanz gitt, da maacht Dir d'Aarbecht net - Dir setzt Kraaft aus fir datt d'Këscht net fällt, awer dës Kraaft beweegt d'Box net.
3. 3 Fannt Äert Kierpergewiicht. Et ass noutwendeg fir d'Kraaft ze berechnen déi ugewannt muss ginn fir de Kierper ze beweegen. Bedenkt e Beispill: berechent d'Aarbecht vun engem Athlet beim Lift (vu Buedem op Këscht) eng Hantel mat engem Gewiicht vun 10 kg.
   • Wann de Problem net-Standard Moosseenheeten enthält, konvertéiert se a SI Eenheeten.
4. 4 Berechent d'Stäerkt. Kraaft = Mass x Beschleunegung. An eisem Beispill berécksiichtege mir d'Beschleunigung vun der Schwéierkraaft, déi gläich ass mat 9,8 m / s. D'Kraaft déi ugewannt muss ginn fir d'Bar erop ze beweegen ass 10 (kg) x 9,8 (m / s) = 98 kg ∙ m / s = 98 N.
   • Wann de Kierper sech an engem horizontalen Fliger beweegt, ignoréiert d'Beschleunegung wéinst der Schwéierkraaft. Vläicht erfuerdert d'Aufgab d'Kraaft ze berechnen déi néideg ass fir d'Reibung ze iwwerwannen. Wann Beschleunegung am Problem gëtt, multiplizéiert se einfach mat der bestëmmter Kierpermass.
5. 5 Maacht d'Distanz déi Dir reest. An eisem Beispill, loosst eis soen datt d'Bar op eng Héicht vun 1,5 m opgehuewe gëtt. (Wann net-Standard Moosseenheeten am Problem ginn, konvertéiert se a SI Eenheeten.)
6. 6 Multiplizéiert d'Kraaft mat der Distanz. Fir e Barbell mat engem Gewiicht vun 10 kg op eng Héicht vun 1,5 m z'erhéijen, mécht den Athlet d'Aarbecht gläich wéi 98 x 1,5 = 147 J.
7. 7 Berechent d'Aarbecht wann d'Kraaft an engem Wénkel geriicht ass. Dat viregt Beispill war zimmlech einfach: d'Kraaftrichtungen a Bewegung vum Kierper falen zesummen. Awer an e puer Fäll ass d'Kraaft an engem Wénkel op d'Reesrichtung geriicht. Bedenkt e Beispill: berechent d'Aarbecht gemaach vun engem Kand deen e Schlitt 25 m mat engem Seel zitt deen 30 Grad vum Horizontal ass. An dësem Fall funktionnéieren = Kraaft x Kosinus (θ) x Distanz. De Wénkel θ ass de Wénkel tëscht der Kraaftrichtung an der Bewegungsrichtung.
8. 8 Fannt déi total ugewannt Kraaft. An eisem Beispill, loosst eis soen datt d'Kand eng Kraaft gläich wéi 10 N.
   • Wann de Problem seet datt d'Kraaft no uewen geriicht ass, oder no riets / lénks, oder seng Richtung fällt mat der Bewegungsrichtung vum Kierper zesummen, da berechent d'Aarbecht, einfach d'Kraaft an d'Distanz multiplizéieren.
9. 9 Berechent déi entspriechend Kraaft. An eisem Beispill zitt nëmmen eng Fraktioun vun der Gesamtkraaft de Schlitten no vir. Well de Seel no uewen geriicht ass (an engem Wénkel zum Horizontal), probéiert en aneren Deel vun der Gesamtkraaft d'Schléi z'erhiewen. Dofir berechent d'Kraaft, vun där d'Richtung mat der Bewegungsrichtung zesummefält.
   • An eisem Beispill ass de Wénkel θ (tëscht dem Buedem an dem Seel) 30º.
   • cosθ = cos30º = (√3) / 2 = 0,866. Fannt dëse Wäert mat engem Rechner; set de Wénkelunitéit am Rechner op Grad.
   • Multiplizéiert déi total Kraaft mat cosθ. An eisem Beispill: 10 x 0.866 = 8.66 N - dëst ass eng Kraaft där hir Richtung mat der Bewegungsrichtung zesummefält.
10. 10 Multiplizéiert déi entspriechend Kraaft mat der Distanz fir d'Aarbecht ze berechnen. An eisem Beispill: 8,66 (H) x 20 (m) = 173,2 J.

Method 2 vu 5: Berechent Energie (J) aus enger gegebener Kraaft (W)

1. 1 Kraaft an Energie. Muecht gëtt a Watt (W) gemooss a beschreift den Taux vun der Verännerung, der Konversioun, der Iwwerdroung oder der Energieverbrauch, déi a Joule (J) gemooss gëtt.Fir d'Energie (J) fir eng bestëmmte Kraaft (W) ze berechnen, musst Dir d'Längt vun der Zäit wëssen.
2. 2 Fir d'Energie (J) ze berechnen, multiplizéiert d'Kraaft (W) mat Zäit (en). En Apparat mat enger Kraaft vun 1 W verbraucht 1 J Energie fir all 1 s. Zum Beispill, loosst eis d'Energie konsuméiere vun enger 60 W Glühbirne fir 120 Sekonnen berechnen: 60 (W) x 120 (s) = 7200 J
   • Dës Formel ass wouer fir all Kraaft a Watt gemooss, awer gëtt am allgemengen benotzt fir Aufgaben mat Elektrizitéit.

Method 3 vun 5: Kinetesch Energie berechnen (J)

1. 1 Kinetesch Energie ass d'Bewegungsenergie. Et kann a Joule (J) ausgedréckt ginn.
   • Kinetesch Energie ass gläichwäerteg mat der Aarbecht, déi gemaach gëtt fir e stationäre Kierper op eng gewësse Vitesse ze beschleunegen. Nodeems Dir eng gewësse Geschwindegkeet erreecht hutt, bleift d'kinetesch Energie vum Kierper konstant bis se an Hëtzt ëmgewandelt gëtt (vu Reibung), Gravitatiounspotenzial Energie (wa sech géint d'Schwéierkraaft beweegt), oder aner Aarte vun Energie.
2. 2 Fannt Äert Kierpergewiicht. Zum Beispill, berechent déi kinetesch Energie vun engem Vëlo an engem Vëlossportler. De Cyclist weegt 50 kg an de Vëlo weegt 20 kg, dat heescht dat Gesamtkierpergewiicht ass 70 kg (betruecht de Vëlo an de Cyclist als eenzege Kierper, well se an déi selwecht Richtung a mat der selwechter Geschwindegkeet beweegen).
3. 3 Berechent d'Geschwindegkeet. Wann d'Geschwindegkeet am Problem gëtt, gitt op den nächste Schrëtt; soss, berechent se mat enger vun de Methoden hei ënnen. Notéiert datt d'Richtung vun der Geschwindegkeet hei vernoléisseg ass; iwwerhaapt, unhuelen datt de Cyclist an enger riichter Linn fiert.
   • Wann de Cyclist mat enger konstanter Geschwindegkeet gefuer ass (keng Beschleunegung), moosst d'Distanz (m) a deelt se mat der Zäit (en) déi geholl gi fir dës Distanz ze decken. Dëst wäert Iech duerchschnëttlech Geschwindegkeet ginn.
   • Wann de Cyclist beschleunegt huet, an de Wäert vun der Beschleunegung an der Bewegungsrichtung net geännert huet, da gëtt d'Geschwindegkeet zu enger bestëmmter Zäit t mat der Formel berechent: Beschleunegung x t + Ufanksgeschwindegkeet. Zäit gëtt a Sekonne gemooss, Geschwindegkeet a m / s, Beschleunegung a m / s.
4. 4 Plug d'Wäerter an d'Formel an. Kinetesch Energie = (1/2) mv, wou m Mass ass, v Geschwindegkeet ass. Zum Beispill, wann d'Geschwindegkeet vun engem Cyclist 15 m / s ass, dann ass seng kinetesch Energie K = (1/2) (70 kg) (15 m / s) = (1/2) (70 kg) (15 m / s) (15 m / s) = 7875 kg ∙ m / s = 7875 N ∙ m = 7875 J
   • D'Formel fir d'Kinetesch Energie ze berechnen ass ofgeleet vun der Definitioun vun der Aarbecht (W = FΔs) an der kinematescher Equatioun (v = v₀ + 2aΔs, wou Δs d'Distanz ass).

Method 4 vun 5: Berechnung vun der Hëtzt (J)

1. 1 Fannt d'Mass vum erhëtzte Kierper. Fir dëst ze maachen, benotzt eng Balance oder Fréijoersskala. Wann de Kierper eng Flëssegkeet ass, waacht als éischt den eidelen Behälter (an deen Dir d'Flëssegkeet gitt) fir seng Mass ze fannen. Nodeems Dir d'Flëssegkeet waacht, zitt d'Mass vum eidelen Behälter vun dësem Wäert of fir d'Mass vun der Flëssegkeet ze fannen. Zum Beispill, betruecht Waasser waacht 500 g.
   • Fir d'Resultat an Joule gemooss ze ginn, muss d'Mass a Gramm gemooss ginn.
2. 2 Fannt déi spezifesch Hëtzt vum Kierper. Et kann an enger Chemie, Physikbuch oder um Internet fonnt ginn. Déi spezifesch Hëtztkapazitéit vum Waasser ass 4,19 J / g.
   • Spezifesch Hëtzt variéiert liicht mat Temperatur an Drock. Zum Beispill, an e puer Quellen ass déi spezifesch Hëtztkapazitéit vum Waasser 4,18 J / g (well verschidde Quelle verschidde Wäerter vun der "Referenstemperatur" wielen).
   • D'Temperatur kann a Grad Kelvin oder Celsius gemooss ginn (well den Ënnerscheed tëscht den zwou Temperaturen d'selwecht wäert sinn), awer net a Grad Fahrenheit.
3. 3 Fannt Är Startkierpertemperatur. Wann de Kierper flësseg ass, benotzt en Thermometer.
4. 4 Hëtzt de Kierper a fënnt seng lescht Temperatur. Op dës Manéier fannt Dir d'Quantitéit vun Hëtzt, déi op de Kierper transferéiert gëtt, wann et erhëtzt gëtt.
   • Wann Dir déi total Energie an d'Hëtzt konvertéiert wëllt fannen, betruecht déi initial Kierpertemperatur als absolut Null (0 Kelvin oder -273,15 Celsius). Dëst gëllt normalerweis net.
5. 5 D'Startkierperstemperatur vun der Endtemperatur ofsetzen fir d'Verännerung vun der Kierpertemperatur ze fannen. Zum Beispill gëtt Waasser vu 15 Grad Celsius op 35 Grad Celsius erhëtzt, dat heescht d'Verännerung vun der Waassertemperatur ass 20 Grad Celsius.
6. 6 Multiplizéiert d'Kierpergewiicht, seng spezifesch Hëtzt, an d'Verännerung vun der Kierpertemperatur. Formel: H = mcΔT, wou ΔT d'Ännerung vun der Temperatur ass. An eisem Beispill: 500 x 4,19 x 20 = 41,900 J
   • D'Hëtzt gëtt heiansdo a Kalorien oder Kilokalorien gemooss. Kalorien sinn d'Quantitéit vun Hëtzt déi néideg ass fir d'Temperatur vun 1 Gramm Waasser ëm 1 Grad Celsius ze erhéijen; Kilokalorien ass d'Quantitéit un Hëtzt déi néideg ass fir d'Temperatur vun 1 kg Waasser ëm 1 Grad Celsius ze erhéijen. Am Beispill uewendriwwer brauch et 10.000 Kalorien oder 10 kcal fir d'Temperatur vun 500 Gramm Waasser ëm 20 Grad Celsius ze erhéijen.

Method 5 vun 5: Elektresch Energie berechnen (J)

1. 1 Dëst beschreift eng Method fir den Energiefloss an engem elektresche Circuit ze berechnen. E praktescht Beispill gëtt op Basis vun deem ee kierperlech Probleemer léise kann. Fir unzefänken, loosst eis d'Kraaft no der Formel P = I x R berechnen, wou ech déi aktuell Stäerkt (A) ass, R d'Resistenz (Ohm) ass. Dir fannt d'Kraaft (W) mat där Dir d'Energie (J) kënnt berechnen (kuck dat zweet Kapitel).
2. 2 Huelt e Widderstand. De Widderstandswäert (Ohm) vum Widderstand gëtt mat enger Nummer oder Faarfkodéierter Marquage uginn. Dir kënnt och d'Resistenz vum Widderstand bestëmmen andeems Dir en op en Ohmmeter oder Multimeter verbënnt. Zum Beispill, loosst eis en 10 ohm Widderstand huelen.
3. 3 Connect de Widderstand mat der aktueller Quell. Fir dëst ze maachen, benotzt Krokodilclips oder en experimentellen Stand mat engem elektresche Circuit.
4. 4 Gitt e Stroum duerch de Circuit fir eng gewëssen Zäit. Zum Beispill, maacht dëst fir 10 Sekonnen.
5. 5 Bestëmmt d'Amperage. Fir dëst ze maachen, benotzt en Ammeter oder Multimeter. Zum Beispill ass de Stroum 100 mA = 0,1 A.
6. 6 Berechent d'Kraaft (W) mat der Formel P = I x R. An eisem Beispill: P = 0,1 x 10 = 0,01 x 10 = 0,1 W = 100 mW
7. 7 Multiplizéieren Muecht an Zäit fir Energie ze fannen (J). An eisem Beispill: 0.1 (W) x 10 (s) = 1 J.
   • Well 1 Joule e klenge Wäert ass, an d'Kraaft vun elektreschen Apparater a Watt, Milliwatt a Kilowatt ugewise gëtt, am Wunnengsbau a Gemengerot, gëtt Energie normalerweis a Kilowattstonne gemooss. Wann 1 W = 1 J / s, dann 1 J = 1 W ∙ s; wann 1 kW = 1 kJ / s, dann 1 kJ = 1 kW ∙ s. Zënter 1 h = 3600 s, dann 1 kW ∙ h = 3600 kW ∙ s = 3600 kJ = 3600000 J.

Tipps

• Am SI ginn Energie an Aarbecht och an Erg gemooss. 1 erg = 1 dyne (Moosseenheet vu Kraaft) x 1 cm. 1 J = 10.000.000 erg.

Warnungen

• Den Joule an den Newton Meter sinn Moosseenheeten fir d'Aarbecht. Joules moossen d'Energie an d'Aarbecht gemaach wann e Kierper an enger riichter Linn beweegt. Wann de Kierper rotéiert, ass d'Moosseenheet Newton-Meter.

Wat brauchs du

Aarbecht a kinetesch Energie:

• Stopwatch oder Timer
• Skalen
• Cosine Rechner

Elektresch Energie:

• Widderstand
• Drot oder experimentell Stand
• Multimeter (oder Ohmmeter an Ammeter)
• Krokodilclips

Hëtzt Quantitéit:

• Erhëtzt Kierper
• Hëtztquell (z.B. Brenner)
• Thermometer
• Handbuch fir déi spezifesch Hëtzt vun engem gehëtzte Kierper ze bestëmmen