เนื้อหา

• ขั้นตอน
• วิธีที่ 1 จาก 5: การคำนวณงาน (J)
• วิธีที่ 2 จาก 5: คำนวณพลังงาน (J) จากพลังงานที่กำหนด (W)
• วิธีที่ 3 จาก 5: การคำนวณพลังงานจลน์ (J)
• วิธีที่ 4 จาก 5: การคำนวณปริมาณความร้อน (J)
• วิธีที่ 5 จาก 5: การคำนวณพลังงานไฟฟ้า (J)
• เคล็ดลับ
• คำเตือน
• อะไรที่คุณต้องการ

จูล (J) เป็นหนึ่งในหน่วยที่สำคัญที่สุดในระบบหน่วยสากล (SI) Joules วัดงาน พลังงาน และความร้อน เพื่อแสดงผลลัพธ์สุดท้ายเป็นจูล ให้ใช้หน่วย SIหากมีการกำหนดหน่วยวัดอื่นในงาน ให้แปลงหน่วยการวัดจากระบบสากลของหน่วยเป็นหน่วยวัด

ขั้นตอน

วิธีที่ 1 จาก 5: การคำนวณงาน (J)

1. 1 แนวคิดในการทำงานทางฟิสิกส์ ถ้าคุณย้ายกล่อง แสดงว่าคุณทำงานเสร็จแล้ว ถ้าคุณยกกล่องขึ้นมา แสดงว่าคุณได้ทำงานเรียบร้อยแล้ว ในการทำงานต้องเป็นไปตามเงื่อนไขสองประการ:
   • คุณกำลังใช้กำลังคงที่
   • ภายใต้การกระทำของแรงที่กระทำ ร่างกายจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของแรงกระทำ
2. 2 คำนวณงาน. เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้คูณแรงและระยะทาง (โดยที่ร่างกายเคลื่อนที่) ใน SI แรงมีหน่วยเป็นนิวตันและระยะทางเป็นเมตร หากคุณใช้หน่วยเหล่านี้ ผลงานที่ได้จะถูกวัดเป็นจูล
   • เมื่อแก้ปัญหาให้กำหนดทิศทางของแรงที่ใช้ เมื่อยกกล่องแรงจะพุ่งจากล่างขึ้นบน แต่ถ้าคุณถือกล่องไว้ในมือแล้วเดินในระยะทางที่กำหนดคุณจะไม่ทำงาน - คุณกำลังใช้กำลังเพื่อไม่ให้กล่องตก แต่ แรงนี้ไม่ได้ย้ายกล่อง
3. 3 ค้นหาน้ำหนักตัวของคุณ จำเป็นต้องคำนวณแรงที่ต้องใช้ในการเคลื่อนร่างกาย ลองพิจารณาตัวอย่าง: คำนวณงานที่ทำโดยนักกีฬาเมื่อยกน้ำหนัก (จากพื้นถึงหน้าอก) barbell ที่มีน้ำหนัก 10 กก.
   • หากปัญหามีหน่วยการวัดที่ไม่ได้มาตรฐาน ให้แปลงเป็นหน่วย SI
4. 4 คำนวณความแรง. แรง = มวล x ความเร่ง ในตัวอย่างของเรา เราพิจารณาความเร่งของแรงโน้มถ่วงซึ่งเท่ากับ 9.8 m / s แรงที่ต้องใช้ในการเลื่อนแท่งขึ้นไปคือ 10 (กก.) x 9.8 (ม. / วินาที) = 98 กก. ∙ ม. / วินาที = 98 นิวตัน
   • หากร่างกายเคลื่อนที่ในระนาบแนวนอน ให้เพิกเฉยต่อความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง บางทีงานอาจต้องมีการคำนวณแรงที่จำเป็นในการเอาชนะแรงเสียดทาน หากโจทย์กำหนดความเร่ง ก็แค่คูณมันด้วยมวลกายที่กำหนด
5. 5 วัดระยะทางที่เดินทาง ในตัวอย่างของเรา สมมติว่าแท่งถูกยกขึ้นที่ความสูง 1.5 ม. (หากระบุหน่วยการวัดที่ไม่ได้มาตรฐานในปัญหา ให้แปลงเป็นหน่วย SI)
6. 6 คูณแรงด้วยระยะทาง ในการยกบาร์เบลน้ำหนัก 10 กก. ให้สูง 1.5 ม. นักกีฬาจะทำงานเท่ากับ 98 x 1.5 = 147 J.
7. 7 คำนวณงานเมื่อแรงถูกชี้ไปที่มุม ตัวอย่างก่อนหน้านี้ค่อนข้างง่าย: ทิศทางของแรงและการเคลื่อนไหวของร่างกายใกล้เคียงกัน แต่ในบางกรณี แรงจะพุ่งทำมุมกับทิศทางการเดินทาง ลองพิจารณาตัวอย่าง: คำนวณงานที่ทำโดยเด็กลากเลื่อน 25 ม. ด้วยเชือกที่อยู่ห่างจากแนวราบ 30 องศา ในกรณีนี้ งาน = แรง x โคไซน์ (θ) x ระยะทาง มุม θ คือมุมระหว่างทิศทางของแรงกับทิศทางการเคลื่อนที่
8. 8 หากำลังที่ใช้ทั้งหมด ในตัวอย่างของเรา สมมติว่าเด็กใช้แรงเท่ากับ 10 N
   • ถ้าปัญหาบอกว่าแรงพุ่งขึ้นข้างบน หรือไปทางขวา / ซ้าย หรือทิศทางของมันตรงกับทิศทางการเคลื่อนที่ของร่างกาย ให้คำนวณงาน ก็แค่คูณแรงกับระยะทาง
9. 9 คำนวณแรงที่สอดคล้องกัน ในตัวอย่างของเรา มีเพียงเศษเสี้ยวของแรงทั้งหมดเท่านั้นที่ดึงตัวเลื่อนไปข้างหน้า เนื่องจากเชือกหันขึ้นด้านบน (ทำมุมกับแนวนอน) อีกส่วนหนึ่งของแรงทั้งหมดจึงพยายามยกเลื่อน ดังนั้นให้คำนวณแรงซึ่งเป็นทิศทางที่ตรงกับทิศทางการเคลื่อนที่
   • ในตัวอย่างของเรา มุม θ (ระหว่างพื้นกับเชือก) คือ 30º
   • cosθ = cos30º = (√3) / 2 = 0.866. ค้นหาค่านี้โดยใช้เครื่องคิดเลข ตั้งค่าหน่วยมุมในเครื่องคิดเลขเป็นองศา
   • คูณแรงทั้งหมดด้วย cosθ ในตัวอย่างของเรา: 10 x 0.866 = 8.66 N - นี่คือแรงที่มีทิศทางตรงกับทิศทางของการเคลื่อนที่
10. 10 คูณแรงที่สัมพันธ์กันด้วยระยะทางเพื่อคำนวณงาน ในตัวอย่างของเรา: 8.66 (H) x 20 (m) = 173.2 J.

วิธีที่ 2 จาก 5: คำนวณพลังงาน (J) จากพลังงานที่กำหนด (W)

1. 1 พลังงานและพลังงาน กำลังวัดเป็นวัตต์ (W) และอธิบายอัตราการเปลี่ยนแปลง การแปลง การส่ง หรือการใช้พลังงาน ซึ่งวัดเป็นจูล (J)ในการคำนวณพลังงาน (J) สำหรับกำลังที่กำหนด (W) คุณจำเป็นต้องทราบระยะเวลา
2. 2 ในการคำนวณพลังงาน (J) คูณกำลัง (W) ด้วยเวลา (s) อุปกรณ์ที่มีกำลังไฟ 1 W จะใช้พลังงาน 1 J ทุกๆ 1 วินาที ตัวอย่างเช่น ลองคำนวณพลังงานที่ใช้โดยหลอดไฟ 60 W เป็นเวลา 120 วินาที: 60 (W) x 120 (s) = 7200 J
   • สูตรนี้ถูกต้องสำหรับกำลังไฟฟ้าที่วัดเป็นวัตต์ แต่ส่วนใหญ่มักใช้ในงานที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า

วิธีที่ 3 จาก 5: การคำนวณพลังงานจลน์ (J)

1. 1 พลังงานจลน์คือพลังงานของการเคลื่อนไหว สามารถแสดงเป็นจูล (J)
   • พลังงานจลน์เทียบเท่ากับงานที่ทำเพื่อเร่งวัตถุนิ่งให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วระดับหนึ่ง เมื่อถึงความเร็วที่กำหนด พลังงานจลน์ของร่างกายจะคงที่จนกว่าจะเปลี่ยนเป็นความร้อน (จากการเสียดสี) พลังงานศักย์โน้มถ่วง (เมื่อเคลื่อนที่ต้านแรงโน้มถ่วง) หรือพลังงานประเภทอื่น
2. 2 ค้นหาน้ำหนักตัวของคุณ ตัวอย่างเช่น คำนวณพลังงานจลน์ของจักรยานและนักปั่นจักรยาน นักปั่นมีน้ำหนัก 50 กก. และตัวจักรยานมีน้ำหนัก 20 กก. ซึ่งหมายความว่าน้ำหนักตัวรวมอยู่ที่ 70 กก. (พิจารณาจักรยานยนต์และนักปั่นตัวเดียว เนื่องจากจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันและด้วยความเร็วเท่ากัน)
3. 3 คำนวณความเร็ว หากระบุความเร็วในปัญหา ให้ไปยังขั้นตอนถัดไป มิฉะนั้น ให้คำนวณโดยใช้วิธีใดวิธีหนึ่งด้านล่างนี้ โปรดทราบว่าทิศทางของความเร็วนั้นเล็กน้อยที่นี่ ยิ่งกว่านั้น สมมติว่านักปั่นจักรยานกำลังขับรถเป็นเส้นตรง
   • หากนักปั่นจักรยานขี่ด้วยความเร็วคงที่ (ไม่เร่งความเร็ว) ให้วัดระยะทางที่วิ่ง (ม.) แล้วหารด้วยเวลาที่ใช้เพื่อให้ครอบคลุมระยะทางนี้ สิ่งนี้จะให้ความเร็วเฉลี่ยแก่คุณ
   • หากนักปั่นกำลังเร่งความเร็ว และค่าความเร่งและทิศทางของการเคลื่อนที่ไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นความเร็ว ณ เวลาที่กำหนด t จะถูกคำนวณโดยสูตร: ความเร่ง x เสื้อ + ความเร็วเริ่มต้น เวลามีหน่วยเป็นวินาที ความเร็วเป็น m / s ความเร่งเป็น m / s
4. 4 เสียบค่าลงในสูตร พลังงานจลน์ = (1/2) mv โดยที่ m คือมวล v คือความเร็ว ตัวอย่างเช่น หากความเร็วของนักปั่นจักรยานคือ 15 m / s พลังงานจลน์ของเขา K = (1/2) (70 กก.) (15 m / s) = (1/2) (70 กก.) (15 ม. / s) (15 m / s) = 7875 kg ∙ m / s = 7875 N ∙ m = 7875 J
   • สูตรคำนวณพลังงานจลน์ได้มาจากนิยามของงาน (W = FΔs) และสมการจลนศาสตร์ (v = v₀ + 2aΔs โดยที่ Δs คือระยะทางที่เดินทาง)

วิธีที่ 4 จาก 5: การคำนวณปริมาณความร้อน (J)

1. 1 หามวลของตัวร้อน. เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้ใช้เครื่องชั่งหรือมาตราส่วนสปริง หากร่างกายเป็นของเหลว ก่อนอื่นให้ชั่งน้ำหนักภาชนะเปล่า (ซึ่งคุณจะเทของเหลวลงไป) เพื่อหามวลของมัน หลังจากชั่งน้ำหนักของเหลวแล้ว ให้ลบมวลของภาชนะเปล่าออกจากค่านี้เพื่อหามวลของของเหลว ตัวอย่างเช่น พิจารณาน้ำที่มีน้ำหนัก 500 กรัม
   • สำหรับผลลัพธ์ที่จะวัดเป็นจูล มวลจะต้องวัดเป็นกรัม
2. 2 หาความร้อนจำเพาะของร่างกาย. สามารถพบได้ในวิชาเคมี หนังสือเรียนฟิสิกส์ หรือบนอินเทอร์เน็ต ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำคือ 4.19 J / g
   • ความร้อนจำเพาะจะแปรผันเล็กน้อยตามอุณหภูมิและความดัน ตัวอย่างเช่น ในบางแหล่งความจุความร้อนจำเพาะของน้ำคือ 4.18 J / g (เนื่องจากแหล่งต่าง ๆ เลือกค่า "อุณหภูมิอ้างอิง" ที่แตกต่างกัน)
   • สามารถวัดอุณหภูมิได้เป็นองศาเคลวินหรือเซลเซียส (เนื่องจากความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิทั้งสองจะเท่ากัน) แต่ไม่สามารถวัดเป็นองศาฟาเรนไฮต์ได้
3. 3 ค้นหาอุณหภูมิร่างกายเริ่มต้นของคุณ หากร่างกายเป็นของเหลว ให้ใช้เทอร์โมมิเตอร์
4. 4 อุ่นร่างกายและหาอุณหภูมิสุดท้าย วิธีนี้จะช่วยให้คุณทราบปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทไปยังร่างกายเมื่อได้รับความร้อน
   • หากคุณต้องการหาพลังงานทั้งหมดที่แปลงเป็นความร้อน ให้พิจารณาว่าอุณหภูมิของร่างกายเริ่มต้นเป็นศูนย์สัมบูรณ์ (0 เคลวินหรือ -273.15 องศาเซลเซียส) นี้มักจะใช้ไม่ได้
5. 5 ลบอุณหภูมิของร่างกายเริ่มต้นจากอุณหภูมิสิ้นสุดเพื่อค้นหาการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของร่างกาย ตัวอย่างเช่น น้ำร้อนจาก 15 องศาเซลเซียส ถึง 35 องศาเซลเซียส นั่นคือ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของน้ำคือ 20 องศาเซลเซียส
6. 6 คูณน้ำหนักตัว ความร้อนจำเพาะ และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิร่างกาย สูตร: H = mcΔT โดยที่ ΔT คือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ในตัวอย่างของเรา: 500 x 4.19 x 20 = 41.900 J
   • ความร้อนบางครั้งวัดเป็นแคลอรีหรือกิโลแคลอรี แคลอรี่คือปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำ 1 กรัมมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 องศาเซลเซียส กิโลแคลอรี คือ ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำ 1 กิโลกรัมมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 องศาเซลเซียส ในตัวอย่างข้างต้น จะใช้เวลา 10,000 แคลอรีหรือ 10 กิโลแคลอรี เพื่อทำให้น้ำ 500 กรัมมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 20 องศาเซลเซียส

วิธีที่ 5 จาก 5: การคำนวณพลังงานไฟฟ้า (J)

1. 1 อธิบายวิธีการคำนวณการไหลของพลังงานในวงจรไฟฟ้า ตัวอย่างเชิงปฏิบัติจะได้รับบนพื้นฐานของการแก้ปัญหาทางกายภาพ เริ่มด้วย ให้คำนวณกำลังตามสูตร P = I x R โดยที่ I คือความแรงกระแส (A) R คือความต้านทาน (โอห์ม) คุณจะพบกำลัง (W) ซึ่งคุณสามารถคำนวณพลังงาน (J) (ดูบทที่สอง)
2. 2 ใช้ตัวต้านทาน ค่าความต้านทาน (โอห์ม) ของตัวต้านทานจะแสดงด้วยเครื่องหมายตัวเลขหรือรหัสสี คุณยังสามารถกำหนดความต้านทานของตัวต้านทานได้โดยเชื่อมต่อกับโอห์มมิเตอร์หรือมัลติมิเตอร์ ตัวอย่างเช่น ลองใช้ตัวต้านทาน 10 โอห์ม
3. 3 เชื่อมต่อตัวต้านทานกับแหล่งกระแส เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้ใช้คลิปจระเข้หรือแท่นทดลองที่มีวงจรไฟฟ้า
4. 4 ผ่านกระแสผ่านวงจรในระยะเวลาหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ทำเช่นนี้เป็นเวลา 10 วินาที
5. 5 กำหนดจำนวนแอมแปร์ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้ใช้แอมมิเตอร์หรือมัลติมิเตอร์ ตัวอย่างเช่น กระแสคือ 100 mA = 0.1 A
6. 6 คำนวณกำลัง (W) โดยใช้สูตร P = I x R ในตัวอย่างของเรา: P = 0.1 x 10 = 0.01 x 10 = 0.1 W = 100 mW
7. 7 คูณกำลังและเวลาเพื่อหาพลังงาน (J) ในตัวอย่างของเรา: 0.1 (W) x 10 (s) = 1 J.
   • เนื่องจาก 1 จูลเป็นค่าเล็กน้อย และกำลังของเครื่องใช้ไฟฟ้าแสดงเป็นวัตต์ มิลลิวัตต์ และกิโลวัตต์ ในภาคที่อยู่อาศัยและส่วนรวม พลังงานมักจะวัดเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง ถ้า 1 W = 1 J / s แล้ว 1 J = 1 W ∙ s; ถ้า 1 kW = 1 kJ / s แล้ว 1 kJ = 1 kW ∙ s ตั้งแต่ 1 ชั่วโมง = 3600 วินาที จากนั้น 1 kW ∙ h = 3600 kW ∙ s = 3600 kJ = 3600000 J.

เคล็ดลับ

• ใน SI พลังงานและการทำงานยังวัดเป็นเอิร์ก 1 erg = 1 dyne (หน่วยวัดแรง) x 1 cm. 1 J = 10,000,000 erg.

คำเตือน

• จูลและนิวตันเมตรเป็นหน่วยวัดสำหรับงาน จูลวัดพลังงานและงานที่ทำเมื่อร่างกายเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง ถ้าตัวหมุน หน่วยวัดคือ นิวตัน-เมตร

อะไรที่คุณต้องการ

งานและพลังงานจลน์:

• นาฬิกาจับเวลาหรือตัวจับเวลา
• ตาชั่ง
• เครื่องคิดเลขโคไซน์

พลังงานไฟฟ้า:

• ตัวต้านทาน
• สายไฟหรือขาตั้งทดลอง
• มัลติมิเตอร์ (หรือโอห์มมิเตอร์และแอมมิเตอร์)
• คลิปจระเข้

ปริมาณความร้อน:

• ร่างกายอบอุ่น
• แหล่งความร้อน (เช่น หัวเตา)
• เครื่องวัดอุณหภูมิ
• คู่มือการกำหนดความร้อนจำเพาะของตัวทำความร้อน