Kostenlose Schritt für Schritt Anweisungen 
Verwenden Sie keine Pfunde oder andere Einheiten, die nicht dem Standard entsprechen, oder die endgültige Antwort ist nicht in Joule. 
Wenn das Objekt horizontal bewegt wird, ist die Schwerkraft irrelevant. Stattdessen kann das Problem die Berechnung der Kraft erfordern, die erforderlich ist, um den Reibungswiderstand zu überwinden. Wenn die Beschleunigung des Objekts beim Schieben angegeben ist, können Sie die angegebene Beschleunigung mit der Masse multiplizieren. 
Wenn bereits eine Kraft `nach rechts`, `aufwärts` oder `in Bewegungsrichtung` gegeben ist, wird `Kraft x cos(θ)` berechnet und Sie können die Werte multiplizieren. 
In unserem Beispiel beträgt der Winkel θ zwischen Boden und Seil 30°. Berechnen von cos(θ). cos(30º)=(√3)/2=ungefähr 0,866. Sie können einen Taschenrechner verwenden, um diesen Wert zu finden, aber stellen Sie sicher, dass Ihr Taschenrechner die richtige Einheit verwendet, wenn der Winkel angegeben wird (Grad oder Bogenmaß). Multiplizieren Sie die Gesamtleistung x cos(θ). In unserem Beispiel 10N x 0,866=8,66 N in Bewegungsrichtung. 
Wenn sich der Radfahrer mit konstanter Geschwindigkeit (keine Beschleunigung) fortbewegt, messen Sie die Distanz, die der Radfahrer zurückgelegt hat, und teilen Sie sie durch die Anzahl der Sekunden, die er für diese Distanz benötigt hat. Dies berechnet die Durchschnittsgeschwindigkeit, die in diesem Szenario der Geschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Wenn sich der Radfahrer mit konstanter Beschleunigung fortbewegt und die Richtung nicht ändert, berechnen Sie seine Geschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt T mit der Formel `Geschwindigkeit(Zeit t)=(Beschleunigung)(T) + Anfangsgeschwindigkeit. Die Zeit ist in Sekunden, Geschwindigkeit in Meter/Sekunde und Beschleunigung in m/s. 
Die Formel für die kinetische Energie ergibt sich aus der Definition der Arbeit W=FΔs und der Gleichung v=v0 + 2aΔs. Δs bezieht sich auf `Verschiebung` oder auch die zurückgelegte Strecke. 
Da das Joule eine kleine Einheit ist und der Energieverbrauch von Geräten meist in Watt, Milliwatt und Kilowatt angegeben wird, ist es oft bequemer zu berechnen, wie viele kWh (Kilowattstunden) ein Gerät verbraucht. 1 Watt entspricht 1 Joule pro Sekunde oder 1 Joule entspricht 1 Watt Sekunde; ein Kilowatt entspricht 1 Kilojoule pro Sekunde und ein Kilojoule entspricht 1 Kilowatt Sekunde. Eine Stunde hat 3600 Sekunden, also entspricht 1 Kilowattstunde 3600 Kilowattsekunden, 3600 Kilojoule oder 3.600.000 Joule. 
Spezifische Wärme variiert leicht je nach Temperatur und Druck. Verschiedene Organisationen und Lehrbücher verwenden unterschiedliche „Standardtemperaturen“, sodass Sie möglicherweise 4 spezifische Wärme für die spezifische Wärme von Wasser verwenden müssen.179 Funde. Sie können auch Kelvin anstelle von Celsius verwenden, da 1 Grad für beide Skalen gleich ist (das Erhitzen von 3 °C entspricht dem Erhitzen von 3 Kelvin). Verwenden Sie nicht Fahrenheit, sonst wird das Ergebnis nicht in Joule angezeigt. 
Wenn Sie wissen möchten, wie viel Energie insgesamt in Form von Wärme gespeichert ist, können Sie so tun, als wäre die Anfangstemperatur der absolute Nullpunkt: 0 Kelvin oder -273.15ºC. 
Wärme wird im Allgemeinen in Kalorien oder Kilokalorien ausgedrückt. Eine Kalorie ist definiert als die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 Gramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erhöhen, während eine Kilokalorie (oder Kalorie) die Wärmemenge ist, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 Kilogramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erhöhen. Im obigen Beispiel dauert die Temperaturerhöhung von 500 Gramm Wasser um 20 Grad Celsius 10.000 Kalorien oder 10 Kilokalorien.
Joule berechnen
Das Joule (J), benannt nach dem englischen Physiker James Edward Joule, ist eine der wichtigsten Einheiten des Internationalen Metrischen Systems. Das Joule wird als Einheit für Arbeit, Energie und Wärme verwendet und ist in der Wissenschaft weit verbreitet. Wenn Ihre Antwort in Joule angegeben werden soll, verwenden Sie immer die wissenschaftlichen Standardeinheiten.
Schritte
Methode 1 von 4: Berechnung der Arbeit in Joule
1. Die Definition von Arbeit. Arbeit ist definiert als eine konstante Kraft, die auf ein Objekt ausgeübt wird, um es über eine bestimmte Distanz zu bewegen. Wenn nicht mehr als eine Kraft aufgebracht wird, kann sie berechnet werden als Energie x Distanz, und kann in Einheiten von Joule geschrieben werden (entspricht einem `Newtonmeter`). In unserem ersten Beispiel nehmen wir eine Person, die ein Gewicht vom Boden bis zur Brusthöhe hinzufügen möchte, und berechnen, wie viel Arbeit diese Person geleistet hat.
- Die Kraft muss in Bewegungsrichtung aufgebracht werden. Beim Halten eines Objekts und Vorwärtsgehen wird keine Arbeit am Objekt verrichtet, da Sie das Objekt nicht in seine Bewegungsrichtung schieben.
2. Bestimmen Sie die Masse des bewegten Objekts. Die Masse eines Objekts wird benötigt, um die Kraft zu berechnen, die erforderlich ist, um es zu bewegen. In unserem Beispiel nehmen wir an, dass das Gewicht eine Masse von 10 kg hat.
3. Berechnen Sie die Kraft. Kraft=Masse x Beschleunigung. In unserem Beispiel, wenn wir ein Gewicht gerade nach oben heben, ist die Beschleunigung, die wir zu überwinden versuchen, gleich der Schwerkraft, 9.8 m/s abwärts. Berechnen Sie die Kraft, die zum Heben des Gewichts erforderlich ist, mit (10 kg) x (9.8 m/s)=98 kg m/s=98 Newton (N).
4. Messen Sie die Entfernung, um die sich das Objekt bewegt. Nehmen wir in diesem Beispiel an, das Gewicht beträgt 1.5 Meter (m) wird angehoben. Die Entfernung muss in Metern gemessen werden, sonst kann die endgültige Antwort nicht in Joule . geschrieben werden.
5. Multiplizieren Sie die Leistung mit der Entfernung. Bis zu einem Gewicht von 98 Newton 1.5 Meter, Sie werden 98 x 1 Zoll groß sein.5=147 Joule Arbeit zu tun.
6. Berechnen Sie die Arbeit für Objekte, die sich unter einem Winkel bewegen. Unser obiges Beispiel war einfach: Jemand übte eine nach oben gerichtete Kraft auf das Objekt aus und das Objekt ging nach oben. Manchmal sind die Richtung der Kraft und die Bewegung des Objekts nicht ganz gleich, weil mehrere Kräfte auf das Objekt einwirken. Im folgenden Beispiel berechnen wir, wie viele Joule es braucht, um einen Schlitten 25 Meter durch den Schnee zu ziehen, indem wir ein am Schlitten befestigtes Seil in einem Winkel von 30° zur Horizontalen ziehen. Es gilt: Arbeit=Kraft x cos(θ) x Weg. Das θ-Symbol ist der griechische Buchstabe `Theta` und steht für den Winkel zwischen Kraft- und Bewegungsrichtung.
7. Bestimmen Sie die aufgebrachte Gesamtkraft. Bei diesem Problem gehen wir davon aus, dass jemand mit einer Kraft von 10 Newton am Seil zieht.
8. Berechnen Sie die relevante Kraft. Nur ein Teil der Kraft zieht den Schlitten nach vorne. Da das Seil nach oben abgewinkelt ist, versucht die verbleibende Kraft, den Schlitten nach oben zu heben, um der Schwerkraft entgegenzuwirken. Berechnen Sie die Kraft in Bewegungsrichtung:
9. Kraft x Weg multiplizieren. Da wir nun wissen, wie viel Kraft in Bewegungsrichtung aufgebracht wird, können wir wie gewohnt die Arbeit berechnen. Unser Problem sagt uns, dass der Wagen 20 Meter nach vorne gezogen wurde, also berechnen wir 8,66 N x 20 m = 173,2 Joule Arbeit.
Methode 2 von 4: Berechnung der kinetischen Energie in Joule
1. Verstehen Sie, welche kinetische Energie. Kinetische Energie ist die Energiemenge in Form von Bewegung. Wie bei jeder Energieform kann dies in Joule . ausgedrückt werden.
- Die kinetische Energie ist gleich der Arbeit, die verrichtet wird, um ein stehendes Objekt auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen. Sobald diese Geschwindigkeit erreicht ist, behält das Objekt diese Menge an kinetischer Energie, bis diese Energie in Wärme (durch Reibung), Gravitationsenergie (indem sie der Schwerkraft entgegenwirkt) oder andere Energiearten umgewandelt wird.
2. Bestimmen Sie die Masse des Objekts. Zum Beispiel können wir die kinetische Energie eines Fahrrads und eines Radfahrers messen. Angenommen, der Radfahrer hat eine Masse von 50 kg und das Fahrrad eine Masse von 20 kg. Das ist eine Gesamtmasse m ab 70 kg. Wir können sie jetzt zusammen als 1 Objekt von 70 kg behandeln, weil sie sich gemeinsam mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen.
3. Berechnen Sie die Geschwindigkeit. Wenn Sie die Geschwindigkeit oder Vektorgeschwindigkeit des Radfahrers bereits kennen, schreiben Sie sie auf und fahren Sie fort. Wenn Sie dies noch berechnen müssen, verwenden Sie eine der folgenden Methoden. Dies ist die Geschwindigkeit, nicht die Vektorgeschwindigkeit (die Geschwindigkeit in eine bestimmte Richtung), obwohl der Buchstabe oft als Abkürzung verwendet wird v verwendet für Geschwindigkeit. Ignorieren Sie alle Kurven, die der Radfahrer macht, und tun Sie so, als ob die gesamte Strecke auf einer geraden Linie zurückgelegt wird.
4. Geben Sie die folgenden Zahlen in die folgende Formel ein. Kinetische Energie = (1/2)m`v. Bewegt sich der Radfahrer beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 15 m/s, dann ist seine kinetische Energie K=(1/2)(70 kg)(15 m/s)=(1/2)(70 kg)( 15 m/s)(15 m/s)=7875 kgm/s=7875 Newtonmeter=7875 Joule.
Methode 3 von 4: Berechnung des Joule als elektrische Energie
1. Berechnen Sie die Energie mit Leistung x Zeit. Leistung ist definiert als die pro Zeiteinheit verbrauchte Energie, daher können wir die verbrauchte Energie durch die Leistung mal die Zeiteinheit berechnen. Dies ist nützlich, wenn die Leistung in Watt gemessen wird, da 1 Watt = 1 Joule/Sekunde. Um herauszufinden, wie viel Energie eine 60-W-Glühbirne in 120 Sekunden verbraucht, multiplizieren Sie Folgendes: (60 Watt) x (120 Sekunden) = 7200 Joule.
- Diese Formel kann für jede Art von Leistung verwendet werden, gemessen in Watt, aber Strom ist am offensichtlichsten.
2. Verwenden Sie die folgenden Schritte, um den Energiefluss in einem Stromkreis zu berechnen. Die folgenden Schritte sind als praktisches Beispiel geschrieben, aber Sie können diese Methode auch verwenden, um theoretische physikalische Probleme zu verstehen. Zuerst berechnen wir die Leistung P mit der Formel P=I x R, wobei I der Strom in Ampere und R der Widerstand in Ohm ist. Diese Einheiten geben uns die Leistung in Watt an, daher können wir ab diesem Punkt die im vorherigen Schritt verwendete Formel anwenden, um die Energie in Joule zu berechnen.
3. Wähle einen Widerstand. Widerstände werden in Ohm angegeben, wobei ihr Wert direkt auf dem Widerstand oder durch eine Reihe von farbigen Ringen angezeigt wird. Sie können auch einen Widerstand mit einem Ohmmeter oder Multimeter testen. In diesem Beispiel nehmen wir an, dass der von uns verwendete Widerstand 10 Ohm beträgt.
4. Verbinden Sie den Widerstand mit einer Stromquelle (Batterie). Verwenden Sie dazu Klemmen oder platzieren Sie den Widerstand in einem Testkreis.
5. Lassen Sie für eine bestimmte Zeit einen Strom durch ihn fließen. In diesem Beispiel nehmen wir 10 Sekunden als Zeiteinheit.
6. Messen Sie die Stärke des Stroms. Das machst du mit einem Stromzähler oder einem Multimeter. Die meisten Formen von Haushaltsstrom werden in Milliampere angegeben, also nehmen wir an, der Strom beträgt 100 Milliampere oder 0,1 Ampere.
7. Verwenden Sie die Formel P=I x R. Um nun die Leistung zu ermitteln, multiplizieren Sie die Leistung des Stroms mit dem Widerstand. Dies gibt Ihnen die Leistung dieser Schaltung in Watt. Das Quadrat von 0.1 ergibt 0.01. Multiplizieren Sie dies mit 10, und Sie erhalten eine Ausgangsleistung von 0,1 Watt oder 100 Milliwatt.
8. Multiplizieren Sie die Leistung mit der verstrichenen Zeit. Daraus ergibt sich die Energie in Joule. 0,1 Watt x 10 Sekunden entspricht 1 Joule elektrischer Energie.
Methode 4 von 4: Berechnung der Wärme in Joule
1. Bestimmen Sie die Masse des Objekts, dem Wärme zugeführt wird. Verwenden Sie dazu eine Waage oder Waage. Wenn das Objekt eine Flüssigkeit ist, wiegen Sie zuerst den leeren Behälter, in den die Flüssigkeit kommt. Sie müssen dies von der Masse des Behälters und der Flüssigkeit zusammen subtrahieren, um die Masse der Flüssigkeit zu ermitteln. In diesem Beispiel gehen wir davon aus, dass das Objekt 500 Gramm Wasser ist.
- Verwenden Sie Gramm, keine andere Einheit, sonst wird das Ergebnis nicht in Joule angegeben.
2. Bestimmen Sie die spezifische Wärme des Objekts. Diese Informationen finden Sie in binas Chemie-Nachschlagewerken, aber Sie können sie auch online finden. Für Wasser ist die spezifische Wärme C entspricht 4.19 Joule pro Gramm für jedes Grad Celsius – oder 4.1855, wenn du ganz genau sein willst.
3. Bestimmen Sie die aktuelle Temperatur des Objekts. Wenn es sich bei dem Objekt um eine Flüssigkeit handelt, können Sie ein normales (Quecksilber-)Thermometer verwenden. Für andere Objekte benötigen Sie möglicherweise ein Thermometer mit einer Sonde.
4. Objekt erwärmen und Temperatur erneut messen. Auf diese Weise können Sie die Wärmemenge messen, die einem Objekt während des Erhitzens zugeführt wird.
5. Subtrahiere die ursprüngliche Temperatur von der Temperatur nach dem Erhitzen. Dadurch ändert sich die Temperatur des Objekts. Unter der Annahme, dass das Wasser anfangs 15 Grad Celsius und nach dem Erhitzen 35 Grad Celsius hatte, beträgt die Temperaturänderung also 20 Grad Celsius.
6. Multiplizieren Sie die Masse des Objekts mit der spezifischen Wärme und der Temperaturänderung. Sie schreiben diese Formel als H=mcΔT, wobei ΔT die `Temperaturänderung` darstellt. In diesem Beispiel sind dies 500g x 4.19 x 20=41.900 Joule.
Tipps
- Mit dem Joule verbunden ist eine weitere Einheit von Arbeit und Energie, die Erg genannt wird; 1 erg ist gleich 1 Dyne-Kraft mal 1 cm . Distanz. Ein Joule entspricht 10.000.000 erg.
Warnungen
- Obwohl sich die Begriffe „Joule“ und „Newtonmeter“ auf dieselbe Einheit beziehen, wird „Joule“ in der Praxis für jede Energieform und für geradlinige Arbeit verwendet, wie im obigen Beispiel beim Treppensteigen. Bei der Berechnung des Drehmoments (Kraft auf ein rotierendes Objekt) bevorzugen wir den Begriff "Newtonmeter".
Notwendigkeiten
Berechnung von Arbeit oder kinetischer Energie:
- Stoppuhr oder ein Timer
- Waage oder Gleichgewicht
- Rechner mit Kosinusfunktion (nur für die Arbeit, nicht immer notwendig)
Berechnung der elektrischen Energie:
- Widerstand
- Drähte oder eine Testplatine
- Multimeter (oder ein Ohmmeter und ein Strommesser)
- Fahnenstock oder Krokodilklemmen
Hitze:
- Objekt zum Erhitzen
- Wärmequelle (z. B. Bunsenbrenner)
- Thermometer (ein Flüssigkeitsthermometer oder Thermometer mit einer Sonde)
- Chemie/Chemie-Referenz (zum Ermitteln der spezifischen Wärme des zu erwärmenden Objekts)
Оцените, пожалуйста статью
