ジュールを計算する

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方法1/4：ジュールでの仕事の計算
方法2/4：ジュール単位の運動エネルギーの計算
方法3/4：ジュールを電気エネルギーとして計算する
方法4/4：ジュール単位の熱を計算する
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英国の物理学者ジェームズエドワードジュールにちなんで名付けられたジュール（J）は、国際単位系の最も重要な単位の1つです。ジュールは、仕事、エネルギー、熱の単位として使用され、科学で広く使用されています。答えをジュールで表示したい場合は、常に標準の科学単位を使用してください。

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方法1/4：ジュールでの仕事の計算

労働の定義。 仕事は、オブジェクトを特定の距離だけ移動させるためにオブジェクトに加えられる一定の力として定義されます。加えられる力が1つだけの場合、次のように計算できます。 パワー バツ距離、およびジュールの単位で書くことができます（「ニュートンメートル」に相当）。最初の例では、床から胸の高さまでウェイトを追加したい人を取り上げ、その人が行った作業量を計算します。
- 力は移動方向に加える必要があります。オブジェクトを持って前に歩くときは、オブジェクトを移動方向に押していないため、オブジェクトに対する作業は行われません。
移動するオブジェクトの質量を決定します。 オブジェクトの質量は、オブジェクトを移動するために必要な力を計算するために必要です。この例では、重りの質量は10kgであると述べています。
- 標準ではないポンドやその他の単位を使用しないでください。使用すると、最終的な答えがジュールになりません。
力を計算します。 力=質量x加速度。この例では、おもりをまっすぐ上に持ち上げると、克服しようとしている加速度は重力に等しく、下向きに9.8 m / sです。（10 kg）x（9.8 m / s）= 98 kg m / s = 98ニュートン（N）を使用して、重りを持ち上げるのに必要な力を計算します。
- オブジェクトが水平方向に移動する場合、重力は関係ありません。代わりに、問題により、摩擦抵抗を克服するために必要な力を計算するように求められる場合があります。オブジェクトが押されたときの加速度が指定されている場合は、指定された加速度に質量を掛けることができます。
オブジェクトが移動している距離を測定します。 この例では、おもりが1.5メートル（m）持ち上げられていると想定しています。距離はメートル単位で測定する必要があります。そうしないと、最終的な回答をジュールで記録できません。
力に距離を掛けます。 98ニュートン1.5メートルの重りを持ち上げるには、98 x 1.5 = 147ジュールの作業を行う必要があります。
ある角度で移動するオブジェクトの労働力を計算します。 上記の例は単純でした。誰かがオブジェクトに上向きの力を加えたところ、オブジェクトが上昇しました。複数の力がオブジェクトに作用するため、力の方向とオブジェクトの動きがまったく同じでない場合があります。次の例では、そりに取り付けられたロープを水平に対して30度の角度で引っ張って、雪の中を25メートルドラッグするのに必要なジュール数を計算します。以下が成り立ちます：仕事=力x cos（θ）x距離。「シンボル」はギリシャ文字の「シータ」であり、力の方向と移動の方向の間の角度を表します。
加えられる総力を決定します。 この問題では、誰かが10ニュートンの力でロープを引っ張ると言います。
- 「右」、「上」、または「運動方向」の力がすでに与えられている場合、「力x cos（ "）」は計算されたとおりであり、値の乗算に進むことができます。
関連する力を計算します。 力の一部だけがキャリッジを前方に引っ張ります。ロープが斜めに上がっているため、残りの力がキャリッジを持ち上げようとし、重力に対抗します。移動方向の力を計算します。
- この例では、地面とロープの間の角度θは30°です。
- cos（θ）を計算します。 cos（30º）=（√3）/ 2 =約0.866。電卓を使用してこの値を見つけることができますが、電卓が角度が指定されている単位（度またはラジアン）として正しい単位を使用していることを確認してください。
- 総力xcos（θ）を掛けます。この例では、運動方向に10N x 0.866 = 8.66Nです。
力x距離を掛けます。 運動の方向にどれだけの力が加えられているかがわかったので、通常どおり仕事を計算できます。私たちの問題は、キャリッジが20メートル前方に牽引されていることを示しているため、8.66 N x 20 m = 173.2ジュールの仕事を計算します。

方法2/4：ジュール単位の運動エネルギーの計算

いくつかの運動エネルギーを理解します。 運動エネルギーは、運動の形でのエネルギーの量です。あらゆる形態のエネルギーと同様に、ジュールで表すことができます。
- 運動エネルギーは、静止している物体を特定の速度に加速するために行われる仕事の量に等しくなります。その速度に達すると、オブジェクトは、そのエネルギーが熱（摩擦による）、重力エネルギー（重力に逆らうことによる）、または他のタイプのエネルギーに変換されるまで、その量の運動エネルギーを保持します。
オブジェクトの質量を決定します。 たとえば、自転車とサイクリストの運動エネルギーを測定できます。サイクリストの質量が50kgで、自転車の質量が20kgであるとします。合計すると総質量になります m 70キロの。同じ速度で一緒に移動するため、70kgの1つのオブジェクトとして一緒に扱うことができます。
速度を計算します。 サイクリストの速度またはベクトル速度をすでに知っている場合は、それを書き留めて次に進みます。それでもこれを計算する必要がある場合は、以下のいずれかの方法を使用してください。これは、文字が頻繁にある場合でも、ベクトル速度（特定の方向の速度）ではなく速度に関係します v 速度に使用されます。サイクリストが行うターンは無視し、距離全体が直線になっているふりをします。
- サイクリストが一定の速度（加速なし）で移動している場合は、サイクリストが移動した距離を測定し、その距離をカバーするのにかかった秒数で割ります。これにより、平均速度が計算されます。このシナリオでは、特定の瞬間の速度と同じです。
- サイクリストが一定の加速度で動いていて方向を変えない場合は、その時点での速度を計算します t 式 ’速度（時間t）=（加速度）（t）+初速度。時間は秒、速度はメートル/秒、加速度はm / sです。
次の式に次の数値を入力します。 運動エネルギー=（1/2）m "v。たとえば、サイクリストが15 m / sの速度で移動している場合、彼の運動エネルギーはK =（1/2）（70 kg）（15 m / s）=（1/2）（70 kg）（ 15 m / s）（15 m / s）= 7875 kgm / s = 7875ニュートンメートル= 7875ジュール。
- 運動エネルギーの式は、仕事の定義、W =FΔs、および方程式v = vから導き出すことができます。₀ +2aΔs。 Δsは「変位」、または移動距離を指します。

方法3/4：ジュールを電気エネルギーとして計算する

電力x時間を使用してエネルギーを計算します。 電力は単位時間あたりに消費されるエネルギーとして定義されるため、消費エネルギーは電力に単位時間を掛けたもので計算できます。これは、1ワット= 1ジュール/秒であるため、電力をワットで測定する場合に役立ちます。 60Wの白熱電球が120秒で使用するエネルギー量を調べるには、次の値を掛けます：（60ワット）x（120秒）= 7200ジュール。
- この式は、ワットで測定されるあらゆる種類の電力に使用できますが、電気が最も明白です。
以下の手順を使用して、電気回路のエネルギーフローを計算します。 以下の手順は実際的な例として概説されていますが、この方法を使用して理論物理学の問題を理解することもできます。まず、式P = I x Rを使用して電力Pを計算します。ここで、Iはアンペア単位の電流、Rはオーム単位の抵抗です。これらの単位はワット単位の電力を提供するため、この時点から、前の手順で使用した式を適用して、ジュール単位のエネルギーを計算できます。
抵抗器を選択してください。 抵抗器はオームで示され、その値は抵抗器に直接示されるか、一連の色付きのリングで示されます。抵抗計またはマルチメータを使用して抵抗をテストすることもできます。この例では、使用している抵抗が10オームであると想定しています。
抵抗器をエネルギー源（バッテリー）に接続します。 これにはクランプを使用するか、抵抗をテスト回路に配置します。
一定時間電流を流します。 この例では、時間の単位として10秒かかります。
電流の強さを測定します。 これは、流量計またはマルチメーターを使用して行います。ほとんどの家庭用電流はミリアンペアであるため、電流は100ミリアンペア、つまり0.1アンペアであると想定しています。
式P = I xRを使用します。 ここで電力を見つけるには、電流の2乗電力に抵抗を掛けます。これにより、この回路の電力がワット単位で得られます。 0.1の2乗は0.01になります。これに10を掛けると、0.1ワット、つまり100ミリワットの出力電力が得られます。
パワーに経過時間を掛けます。 これはジュール単位のエネルギーを提供します。 0.1ワットx10秒は、1ジュールの電気エネルギーに相当します。
- ジュールは小さな単位であり、アプライアンスのエネルギー消費量は通常、ワット、ミリワット、キロワットで示されるため、デバイスが消費するkWh（キロワット時）の数を計算する方が便利な場合がよくあります。 1ワットは1秒あたり1ジュール、または1ジュールは1ワット秒に相当します。 1キロワットは1キロジュール/秒に相当し、1キロジュールは1キロワット秒に相当します。 1時間に3,600秒あるので、1キロワット時は3,600キロワット秒、3,600キロジュール、または3,600,000ジュールに相当します。

方法4/4：ジュール単位の熱を計算する

熱が加えられる物体の質量を決定します。 これには天びんまたははかりを使用してください。オブジェクトが液体の場合は、最初に液体が入る空の容器の重さを量ります。液体の質量を見つけるには、容器と液体の質量からこれを差し引く必要があります。この例では、オブジェクトが500グラムの水であると想定しています。
- 別の単位ではなくグラムを使用してください。そうしないと、結果がジュールで表示されません。
オブジェクトの比熱を決定します。 この情報は、binas chemistryの参考書に記載されていますが、オンラインでも見つけることができます。これは水の比熱です c 摂氏1度ごとに1グラムあたり4.19ジュールに相当します。非常に正確にしたい場合は、4.1855になります。
- 比熱は温度や圧力によって若干異なります。組織や教科書が異なれば、使用する「標準温度」も異なるため、比熱の水の比熱は4,179にもなる可能性があります。
- 摂氏の代わりにケルビンを使用することもできます。これは、両方の皿で1度が同じであるためです（3ºCで何かを加熱することは3ケルビンと同じです）。華氏を使用しないでください。使用すると、結果がジュールで表示されません。
オブジェクトの現在の温度を決定します。 対象物が液体の場合は、通常の（水銀）温度計を使用できます。他のオブジェクトについては、プローブ付きの温度計が必要になる場合があります。
対象物を加熱し、温度を再度測定します。 これにより、加熱中に物体に加えられた熱量を測定できます。
- 熱の形で蓄えられたエネルギーの総量を知りたい場合は、初期温度が絶対零度であると偽ることができます：0ケルビンまたは-273.15ºC。
加熱後の温度から元の温度を引きます。 これにより、オブジェクトの温度が変化します。水が最初は摂氏15度で、加熱後は摂氏35度だったとすると、温度変化は摂氏20度になります。
オブジェクトの質量に比熱と温度の変化を掛けます。 この式をH =と書きます。mcΔT。ここで、ΔTは「温度変化」を表します。この例では、これは500g x 4.19 x 20 = 41,900ジュールになります。
- 熱は一般的にカロリーまたはキロカロリーで表されます。カロリーは、1グラムの水を1℃上昇させるのに必要な熱量として定義され、キロカロリー（またはカロリー）は、1キログラムの水の温度を1℃上昇させるのに必要な熱量です。。。上記の例では、500グラムの水の温度を摂氏20度上げるには、10,000カロリーまたは10キロカロリーが必要です。