Isi

• Langkah
• Metode 1 dari 5: Menghitung Usaha (J)
• Metode 2 dari 5: Hitung Energi (J) dari Daya yang Diberikan (W)
• Metode 3 dari 5: Menghitung Energi Kinetik (J)
• Metode 4 dari 5: Menghitung Jumlah Panas (J)
• Metode 5 dari 5: Menghitung Energi Listrik (J)
• Tips
• Peringatan
• Apa yang kamu butuhkan

Joule (J) adalah salah satu unit terpenting dalam Sistem Satuan Internasional (SI). Joule mengukur usaha, energi dan panas. Untuk menyatakan hasil akhir dalam joule, gunakan satuan SI.Jika unit pengukuran lain diberikan dalam tugas, ubahlah menjadi unit pengukuran dari Sistem Satuan Internasional.

Langkah

Metode 1 dari 5: Menghitung Usaha (J)

1. 1 Konsep usaha dalam fisika. Jika Anda memindahkan kotak, maka Anda menyelesaikan pekerjaan. Jika Anda mengangkat kotak itu, maka Anda telah melakukan pekerjaan itu. Untuk pekerjaan yang akan dilakukan, dua kondisi harus dipenuhi:
   • Anda menerapkan kekuatan konstan.
   • Di bawah aksi gaya yang diterapkan, tubuh bergerak ke arah aksi gaya.
2. 2 Hitung kerja. Untuk melakukan ini, kalikan gaya dan jarak (di mana tubuh bergerak). Dalam SI, gaya diukur dalam newton, dan jarak dalam meter. Jika Anda menggunakan unit ini, pekerjaan yang dihasilkan akan diukur dalam joule.
   • Saat memecahkan masalah, tentukan arah gaya yang diterapkan. Saat mengangkat kotak, gaya diarahkan dari bawah ke atas, tetapi jika Anda mengambil kotak di tangan Anda dan berjalan dalam jarak tertentu, maka Anda tidak akan melakukan pekerjaan - Anda menerapkan gaya agar kotak tidak jatuh, tetapi gaya ini tidak menggerakkan kotak.
3. 3 Temukan berat badan Anda. Diperlukan untuk menghitung gaya yang perlu diterapkan untuk menggerakkan tubuh. Perhatikan sebuah contoh: hitung kerja yang dilakukan oleh seorang atlet saat mengangkat (dari lantai ke dada) sebuah barbel seberat 10 kg.
   • Jika soal berisi satuan pengukuran non-standar, ubahlah menjadi satuan SI.
4. 4 Hitung kekuatannya. Gaya = massa x percepatan. Dalam contoh kami, kami memperhitungkan percepatan gravitasi, yang sama dengan 9,8 m / s. Gaya yang diperlukan untuk menggerakkan batang ke atas adalah 10 (kg) x 9,8 (m/s) = 98 kg m / s = 98 N.
   • Jika benda bergerak pada bidang horizontal, abaikan percepatan gravitasi. Mungkin tugas tersebut memerlukan perhitungan gaya yang diperlukan untuk mengatasi gesekan. Jika percepatan diberikan dalam soal, cukup kalikan dengan massa tubuh yang diberikan.
5. 5 Ukur jarak yang ditempuh. Dalam contoh kita, katakanlah batang diangkat hingga ketinggian 1,5 m (Jika dalam soal diberikan satuan pengukuran non-standar, ubahlah menjadi satuan SI.)
6. 6 Kalikan gaya dengan jarak. Untuk menaikkan barbel seberat 10 kg ke ketinggian 1,5 m, atlet akan melakukan pekerjaan yang sama dengan 98 x 1,5 = 147 J.
7. 7 Hitung usaha ketika gaya diarahkan pada suatu sudut. Contoh sebelumnya cukup sederhana: arah gaya dan gerakan tubuh bertepatan. Tetapi dalam beberapa kasus, gaya diarahkan pada sudut ke arah perjalanan. Perhatikan sebuah contoh: hitunglah usaha yang dilakukan oleh seorang anak yang menarik kereta luncur sejauh 25 m dengan tali yang berjarak 30 derajat dari horizontal. Dalam hal ini usaha = gaya x kosinus (θ) x jarak. Sudut adalah sudut antara arah gaya dan arah gerakan.
8. 8 Temukan gaya total yang diterapkan. Dalam contoh kita, misalkan anak menerapkan gaya sebesar 10 N.
   • Jika soalnya mengatakan bahwa gaya itu mengarah ke atas, atau ke kanan/kiri, atau arahnya bertepatan dengan arah gerak benda, maka untuk menghitung usaha, cukup kalikan gaya dan jaraknya.
9. 9 Hitung gaya yang sesuai. Dalam contoh kita, hanya sebagian kecil dari gaya total yang menarik kereta luncur ke depan. Karena tali diarahkan ke atas (dengan sudut terhadap horizontal), bagian lain dari gaya total mencoba mengangkat kereta luncur. Karena itu, hitung gaya, yang arahnya bertepatan dengan arah gerakan.
   • Dalam contoh kita, sudut (antara tanah dan tali) adalah 30º.
   • cosθ = cos30º = (√3) / 2 = 0,866. Temukan nilai ini menggunakan kalkulator; atur satuan sudut di kalkulator ke derajat.
   • Kalikan gaya total dengan cosθ. Dalam contoh kita: 10 x 0,866 = 8,66 N - ini adalah gaya yang arahnya bertepatan dengan arah gerakan.
10. 10 Kalikan gaya yang sesuai dengan jarak untuk menghitung usaha. Dalam contoh kita: 8,66 (H) x 20 (m) = 173,2 J.

Metode 2 dari 5: Hitung Energi (J) dari Daya yang Diberikan (W)

1. 1 Tenaga dan energi. Daya diukur dalam watt (W) dan menggambarkan laju perubahan, konversi, transmisi, atau konsumsi energi, yang diukur dalam joule (J).Untuk menghitung energi (J) untuk daya yang diberikan (W), Anda perlu mengetahui lamanya waktu.
2. 2 Untuk menghitung energi (J), kalikan daya (W) dengan waktu (s). Sebuah perangkat dengan daya 1 W mengkonsumsi energi 1 J untuk setiap 1 s. Misalnya, mari kita hitung energi yang dikonsumsi oleh bola lampu 60 W selama 120 detik: 60 (W) x 120 (s) = 7200 J
   • Rumus ini benar untuk daya apa pun yang diukur dalam watt, tetapi paling sering digunakan dalam tugas yang melibatkan listrik.

Metode 3 dari 5: Menghitung Energi Kinetik (J)

1. 1 Energi kinetik adalah energi gerak. Hal ini dapat dinyatakan dalam joule (J).
   • Energi kinetik setara dengan kerja yang dilakukan untuk mempercepat benda diam hingga kecepatan tertentu. Setelah mencapai kecepatan tertentu, energi kinetik benda tetap konstan sampai diubah menjadi panas (dari gesekan), energi potensial gravitasi (saat bergerak melawan gravitasi), atau jenis energi lainnya.
2. 2 Temukan berat badan Anda. Misalnya, hitung energi kinetik sepeda dan pengendara sepeda. Pengendara sepeda memiliki berat 50 kg dan sepeda memiliki berat 20 kg, yang berarti total berat badan adalah 70 kg (pertimbangkan sepeda dan pengendara sepeda sebagai satu tubuh, karena mereka akan bergerak ke arah yang sama dan pada kecepatan yang sama).
3. 3 Hitung kecepatannya. Jika kecepatan diberikan dalam soal, lanjutkan ke langkah berikutnya; jika tidak, hitung menggunakan salah satu metode di bawah ini. Perhatikan bahwa arah kecepatan diabaikan di sini; apalagi, misalkan pengendara sepeda mengemudi dalam garis lurus.
   • Jika pengendara sepeda mengendarai dengan kecepatan konstan (tidak ada percepatan), ukur jarak yang ditempuh (m) dan bagi dengan waktu (s) yang diperlukan untuk menempuh jarak ini. Ini akan memberi Anda kecepatan rata-rata.
   • Jika pengendara sepeda melakukan percepatan, dan nilai percepatan dan arah gerakan tidak berubah, maka kecepatan pada waktu tertentu t dihitung dengan rumus: percepatan x t + kecepatan awal. Waktu diukur dalam detik, kecepatan dalam m / s, percepatan dalam m / s.
4. 4 Masukkan nilai ke dalam rumus. Energi kinetik = (1/2) mv, di mana m adalah massa, v adalah kecepatan. Misalnya, jika kecepatan seorang pengendara sepeda adalah 15 m / s, maka energi kinetiknya 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
   • Rumus untuk menghitung energi kinetik diturunkan dari definisi usaha (W = FΔs) dan persamaan kinematik (v = v₀ + 2aΔs, di mana s adalah jarak yang ditempuh).

Metode 4 dari 5: Menghitung Jumlah Panas (J)

1. 1 Temukan massa benda yang dipanaskan. Untuk melakukan ini, gunakan timbangan atau timbangan pegas. Jika benda itu cair, pertama-tama timbang wadah kosong (ke mana Anda akan menuangkan cairan) untuk menemukan massanya. Setelah menimbang cairan, kurangi massa wadah kosong dari nilai ini untuk menemukan massa cairan. Misalnya, pertimbangkan air dengan berat 500 g.
   • Untuk hasil yang akan diukur dalam joule, massa harus diukur dalam gram.
2. 2 Temukan panas spesifik tubuh. Ini dapat ditemukan di buku teks kimia, fisika, atau di internet. Kapasitas kalor jenis air adalah 4,19 J/g.
   • Panas spesifik sedikit bervariasi dengan suhu dan tekanan. Misalnya, di beberapa sumber, kapasitas panas spesifik air adalah 4,18 J / g (karena sumber yang berbeda memilih nilai "suhu referensi" yang berbeda).
   • Suhu dapat diukur dalam derajat Kelvin atau Celcius (karena perbedaan antara kedua suhu akan sama), tetapi tidak dalam derajat Fahrenheit.
3. 3 Temukan suhu tubuh awal Anda. Jika benda cair, gunakan termometer.
4. 4 Panaskan tubuh dan temukan suhu akhirnya. Dengan cara ini Anda dapat menemukan jumlah panas yang ditransfer ke tubuh saat dipanaskan.
   • Jika Anda ingin mencari total energi yang diubah menjadi panas, pertimbangkan suhu tubuh awal menjadi nol mutlak (0 Kelvin atau -273,15 Celcius). Ini biasanya tidak berlaku.
5. 5 Kurangi suhu tubuh awal dari suhu akhir untuk menemukan perubahan suhu tubuh. Misalnya, air dipanaskan dari 15 derajat Celcius menjadi 35 derajat Celcius, yaitu, perubahan suhu air adalah 20 derajat Celcius.
6. 6 Kalikan berat badan, panas spesifiknya, dan perubahan suhu tubuh. Rumus: H = mcΔT, di mana T adalah perubahan suhu. Dalam contoh kita: 500 x 4,19 x 20 = 41,900 J
   • Panas kadang-kadang diukur dalam kalori atau kilokalori. Kalori adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1 derajat Celcius; kilokalori adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg air sebesar 1 derajat Celcius. Pada contoh di atas, dibutuhkan 10.000 kalori atau 10 kkal untuk menaikkan suhu 500 gram air sebesar 20 derajat Celcius.

Metode 5 dari 5: Menghitung Energi Listrik (J)

1. 1 Ini menjelaskan metode untuk menghitung aliran energi dalam rangkaian listrik. Sebuah contoh praktis diberikan atas dasar yang satu dapat memecahkan masalah fisik. Untuk memulainya, mari kita hitung daya sesuai dengan rumus P = I x R, di mana I adalah kuat arus (A), R adalah hambatan (Ohm). Anda akan menemukan daya (W) yang dengannya Anda dapat menghitung energi (J) (lihat bab kedua).
2. 2 Ambil resistor. Nilai resistansi (Ohm) dari resistor ditunjukkan dengan angka atau tanda kode warna. Anda juga dapat menentukan resistansi resistor dengan menghubungkannya ke ohmmeter atau multimeter. Sebagai contoh, mari kita ambil resistor 10 ohm.
3. 3 Hubungkan resistor ke sumber arus. Untuk melakukan ini, gunakan klip buaya atau dudukan eksperimental dengan sirkuit listrik.
4. 4 Lewatkan arus melalui sirkuit untuk waktu tertentu. Misalnya, lakukan ini selama 10 detik.
5. 5 Tentukan ampere. Untuk melakukan ini, gunakan ammeter atau multimeter. Misalnya, arusnya adalah 100 mA = 0,1 A.
6. 6 Hitung daya (W) menggunakan rumus P = I x R. Dalam contoh kita: P = 0,1 x 10 = 0,01 x 10 = 0,1 W = 100 mW
7. 7 Kalikan daya dan waktu untuk mencari energi (J). Dalam contoh kita: 0,1 (W) x 10 (s) = 1 J.
   • Karena 1 joule adalah nilai yang kecil, dan daya peralatan listrik ditunjukkan dalam watt, miliwatt, dan kilowatt, di sektor perumahan dan komunal, energi biasanya diukur dalam kilowatt-jam. Jika 1 W = 1 J / s, maka 1 J = 1 W s; jika 1 kW = 1 kJ/s, maka 1 kJ = 1 kW s. Karena 1 jam = 3600 s, maka 1 kW h = 3600 kW s = 3600 kJ = 3600000 J.

Tips

• Dalam SI, energi dan usaha juga diukur dalam ergs. 1 erg = 1 dyne (satuan ukuran gaya) x 1 cm 1 J = 10.000.000 erg.

Peringatan

• Joule dan newton meter adalah satuan ukuran untuk usaha. Joule mengukur energi dan kerja yang dilakukan ketika sebuah benda bergerak dalam garis lurus. Jika benda berputar, satuan pengukurannya adalah newton-meter.

Apa yang kamu butuhkan

Usaha dan energi kinetik:

• Stopwatch atau pengatur waktu
• timbangan
• Kalkulator kosinus

Energi listrik:

• Penghambat
• Kabel atau dudukan eksperimental
• Multimeter (atau ohmmeter dan ammeter)
• klip buaya

Jumlah panas:

• Tubuh yang dipanaskan
• Sumber panas (misalnya pembakar)
• Termometer
• Buku pegangan untuk menentukan panas spesifik benda yang dipanaskan