Как найти сколько джоулей - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

Download Article

Named for English physicist James Prescott Joule, the joule (J) is one of the cornerstone units of the International metric system. The joule is used as a unit of work, energy, and heat, and is widely used in scientific applications. If you want your answer to be in joules, always make sure to use standard scientific units. The “foot pound” or the “British thermal unit” are still used in some fields, but they have no place in your physics homework.

Formulas

Joules are a unit of energy. Here are formulas for the most common situations where you would calculate energy. As long as you use the SI units listed beneath each formula, your answer will be in joules.

1
Understand what work means in physics. If you push a box across the room, you’ve done work. If you lift it upward, you’ve done work. There are two important qualities that have to be there for “work” to happen:^[1]
- You’re applying constant force.
- The force is causing the object to move in the direction of the force.
2
Define work. Work is easy to calculate. Just multiply the amount of force used, and the amount of distance traveled. Usually, scientists measure force in Newtons, and distance in meters. If you use these units, your answer will be work in units of Joules.^[2]
- Whenever you read a word problem about work, stop and think where the force is being applied. If you lift a box, you’re pushing upward, and the box is moving up — so the distance is however much it rises. But if you then walk forward holding the box, there’s no work happening at all. You’re pushing upward still, to keep the box from falling, but the box isn’t moving up.^[3]
Advertisement
3
Find the mass of the object being moved. You need to know the mass to figure out how much force you need to move it. For our first example, we’ll use a person lifting a weight from the floor to her chest, and calculate how much work that person exerts on the weight. Let’s say the weight has a mass of 10 kilograms (kg).
- Avoid using pounds or other non-standard units, or your final answer won’t be in terms of joules.
4
Calculate the force. Force = mass x acceleration. In our example, lifting a weight straight up, the acceleration we’re fighting is due to gravity, which equals 9.8 meters/second². Calculate the force required to move our weight upward by multiplying (10 kg) x (9.8 m/s²) = 98 kg m/s² = 98 Newtons (N).
- If the object is being moved horizontally, gravity is irrelevant. The problem may ask you to calculate the force required to overcome friction instead. If the problem tells you how fast the object is accelerating when it is pushed, you can multiply the acceleration given with the mass.
5

Measure the distance being moved. For this example, let’s say the weight is being lifted 1.5 meters (m). The distance must be measured in meters, or your final answer will not be written in Joules.
6

Multiply the force by the distance. To lift a 98 Newton weight 1.5 meters upward, you’ll need to exert 98 x 1.5 = 147 Joules of work.^[4]
7

Calculate work for objects moving at an angle. Our example above was simple: someone exerted a force upward on the object, and the object moved upward. Sometimes, the direction of the force and the movement of the object aren’t quite the same, due to multiple forces acting on the object. In the next example, we’ll calculate the amount of Joules needed for a kid to drag a sled 20 meters across flat snow by pulling on a rope angled upward at 30º. For this scenario, Work = force x cosine(θ) x distance. The θ symbol is the Greek letter “theta,” and describes the angle between the direction of force and the direction of movement.^[5]
8
Find the total force applied. For this problem, let’s say the kid is pulling on the rope with a force of 10 Newtons.^[6]
- If the problem gives you the “rightward force,” “upward force,” or “force in the direction of motion,” it has already calculated the “force x cos(θ)” part of the problem, and you can skip down to multiplying the values together
9
Calculate the relevant force. Only some of the force is pulling the sled forward. Since the rope is at an angle upward, the rest of the force is trying to yank the sled upward, uselessly pulling against gravity. Calculate the force that applies in the direction of motion:
- In our example, the angle θ between the flat snow and the rope is 30º.
- Calculate cos(θ). cos(30º) = (√3)/2 = about 0.866. You can use a calculator to find this value, but make sure your calculator is set to the same unit as your angle measurement (degrees or radians).
- Multiply the total force x cos(θ). In our example, 10N x 0.866 = 8.66 N of force in the direction of motion.
10

Multiply force x distance. Now that we know how much force is actually going toward the direction of motion, we can calculate work as usual. Our problem tells us the sled moved 20 meters forward, so calculate 8.66 N x 20 m = 173.2 joules of work.^[7]

1

Understand power and energy. Watts are a measure of power, or how fast energy is used (energy over time). Joules is a measure of energy. In order to convert from watts to joules, you need to specify a length of time. The longer a current flows, the more energy it uses.
2
Multiply watts by seconds to get joules. A 1 Watt device consumes 1 Joule of energy every 1 second. If you multiply the number of watts by the number of seconds, you’ll end up with joules. To find out how much energy a 60W light bulb consumes in 120 seconds, simply multiply (60 watts) x (120 seconds) = 7200 Joules.^[8]
- This formula works for any form of power measured in watts, but electricity is the most common application.

1
Understand kinetic energy. Kinetic energy is the amount of energy in the form of motion. Like any unit of energy, it can be express in units of Joules.^[9]
- Kinetic energy is equivalent to the amount of work done to accelerate a stationary object to a certain speed. Once it has reached that speed, the object retains that amount of kinetic energy until that energy transforms into heat (from friction), gravitational potential energy (from moving against gravity), or other types of energy.
2

Find the mass of the object. For example, we can measure the kinetic energy of a bicycle & bicyclist. Let’s say the cyclist has a mass of 50 kg, and the cycle has a mass of 20 kg, for a total mass m of 70 kg. We can now treat them as one 70 kg object, since they’ll be traveling together at the same speed.
3
Calculate speed. If you already know the bicyclist’s speed or velocity, just write it down and move on. If you need to calculate it yourself, use one of these methods below. Note that we care about the speed, not the velocity (which is speed in a certain direction), even though the abbreviation v is often used. Ignore any turns the bicyclist makes and pretend all distance traveled is one straight line.^[10]
- If the bicyclist moved at a constant rate (didn’t accelerate), measure the distance the bicyclist traveled in meters, and divide it by the number of seconds it took to move that distance. This will give you the average speed, which in this scenario is the same as the speed at any given moment.
- If the bicyclist is accelerating at constant acceleration and doesn’t change direction, calculate his speed at time t with the formula “speed at time t = (acceleration)(t) + initial speed. Use seconds to measure time, meters/second to measure speed, and m/s² to measure acceleration.
4
Enter these numbers into the following formula. Kinetic energy = (1/2)mv².^[11] For instance, if the bicyclist is traveling at 15 m/s, its kinetic energy K = (1/2)(70 kg)(15 m/s)² = (1/2)(70 kg)(15 m/s)(15 m/s) = 7875 kgm²/s² = 7875 newton meters = 7875 joules.
- The kinetic energy formula can be derived from the definition of work, W = FΔs, and the kinematic equation v² = v₀² + 2aΔs.^[12] Δs refers to “change in position,” or the amount of distance traveled.

1
Find the mass of the object being heated. Use a balance or spring scale for this. If the object is a liquid, first weigh the empty container the liquid will be held in and find its mass. You’ll need to subtract this from the mass of the container and liquid together to find the liquid’s mass. For this example, we’ll assume the object is 500 grams of water.
- Use grams, not any other unit, or the result will not be in Joules.
2
Find the object’s specific heat capacity. This information can be found in a chemistry reference, either in book form or online. For water, the specific heat capacity c is 4.19 joules per gram for each degree Celsius it is heated – or 4.1855, if you need to be very precise.^[13]
- Specific heat capacity actually varies slightly based on temperature and pressure. Different organizations and textbooks use different “standard temperatures,” so you may see the specific heat capacity of water listed as 4.179 instead.
- You can use Kelvin instead of Celsius, since a difference in temperature is the same in both units (heating something by 3ºC is the same as heating by 3 Kelvin). Do not use Fahrenheit, or your result will not be in Joules.
3

Find the current temperature of the object. If the object is a liquid, you can use a bulb thermometer. For some objects, you may need a probe thermometer.
4
Heat the object and measure the temperature again. This will let use measure the amount of heat being added to the object during the heat.
- If you want to measure the total amount of energy stored as heat, you can pretend the initial temperature was absolute zero: 0 Kelvin or -273.15ºC. This is not typically useful.
5

Subtract the original temperature from the heated temperature. This will produce the degrees of temperature change in the object. Assuming the water was originally at 15 degrees Celsius and heated to 35 degrees Celsius, the temperature change would be 20 degrees Celsius.^[14]
6
Multiply the mass of the object by its specific heat capacity and by the amount of temperature change. This formula is written H = mcΔT, where ΔT means “change in temperature.”^[15] For this example, this would be 500g x 4.19 x 20, or 41,900 joules.
- Heat is more commonly expressed in the metric system in terms of either calories or kilocalories. A calorie is defined as the amount of heat required to raise the temperature of 1 gram of water 1 degree Celsius, while a Kilocalorie (or Calorie) is the amount of heat required to raise the temperature of 1 kilogram of water 1 degree Celsius. In the example above, raising 500 grams of water 20 degrees Celsius would expend 10,000 calories or 10 kilocalories.

1

Use the steps below to calculate energy flow in an electrical circuit. The steps below are written as a practical example, but you can use the method to understand written physics problems as well. First, we’ll calculate the power P using the formula P = I² x R, where I is the current in amperes (amps) and R is the resistance in ohms.^[16] These units give us the power in watts, so from there, we’ can use the formula in the previous step to calculate the energy in joules.
2

Choose a resistor. Resistors are rated in ohms, with the rating either labeled directly or indicated with a series of colored bands. You can also test a resistor’s resistance by connecting it to an ohmmeter or multimeter. For this example, we’ll assume the resistor is rated at 10 ohms.
3

Connect the resistor to a current source. Either connect wires to the resistor with Fahnestock or alligator clips, or plug the resistor into a testing board.
4

Run a current through the circuit for a set period of time. For this example, we’ll use a period of 10 seconds.
5

Measure the strength of the current. Do this with an ammeter or a multimeter. Most household current is in milliamperes, or thousandths of an ampere, so we’ll assume the current is 100 milliamperes, or 0.1 ampere.
6

Use the formula P = I² x R. To find the power, multiply the square of the current by the resistance. This yields the power output in watts. Squaring 0.1 gives 0.01, multiplied by 10, gives a power output of 0.1 watt, or 100 milliwatts.
7
Multiply the power by the amount of time elapsed. This gives the energy output in joules. 0.1 watt x 10 seconds equals 1 joule of electrical energy.
- As joules are small units, and because appliances commonly use watts, milliwatts, and kilowatts to indicate how much power they use, utilities commonly measure their energy output in kilowatt-hours. One watt equals 1 joule per second, or 1 joule equals 1 watt-second; a kilowatt equals 1 kilojoules per second and a kilojoule equals 1 kilowatt-second. As there are 3,600 seconds in an hour, 1 kilowatt-hour equals 3,600 kilowatt-seconds, 3,600 kilojoules, or 3,600,000 joules.

Add New Question

Question

Hair dryer (1500 W) operated for 5 minutes what’s the amount of electrical energy?

1500W = 1500 J/s. 5 minutes = 300 s. Amount of Joules = 300 s * 1500 J/s = 450000 J = 450 kJ.
Question

How do I convert kilojoules into joules?

There are 1000 joules per kilojoule. Therefore, multiply the kilojoule value by 1000 to get the joule equivalent value. Example: 4.23 kJ = 4230J.

Ask a Question

200 characters left

Include your email address to get a message when this question is answered.

Submit

Related to the joule is another metric unit of work and energy called the erg; 1 erg equals 1 dyne of force times a distance of 1 cm. One joule equals 10,000,000 ergs.

Although the terms “joule” and “newton-meter” describe the same unit, in practice “joule” is used when representing any form of energy and for work performed in a straight line, as in the example above of running up a flight of stairs. When used to measure torque, the application of force in rotating an object, the term “newton-meter” is preferred.

Things You’ll Need

Work or Kinetic Energy:

Stopwatch or timer
Scale or balance
Calculator with cosine function (work only, not always needed)

Calculating Electrical Energy:

Resistor
Wires or test board
Multimeter (or separate ohmmeter and ammeter)
Fahnestock or alligator clips

Heat:

Object to heat
Heat source (such as a Bunsen burner)
Thermometer (either bulb or probe thermometer)
Chemistry reference book (for finding the specific heat capacity of the object being heated)

References

About This Article

Article SummaryX

To calculate heat in joules, start by finding the mass in grams of the object being heated. Then, find the object’s heat capacity in Celsius or Kelvin. Once you have the mass and heat capacity, find the object’s current temperature and its temperature after it’s heated. Next, subtract the original temperature from the heated temperature and multiply the difference by the mass and the heat capacity to find the heat in joules. To learn how to calculate energy or work in joules, keep reading!

Did this summary help you?

Thanks to all authors for creating a page that has been read 555,812 times.

Reader Success Stories

“Just that l got the formula was helpful because many websites don’t have that just very long writing.”

Did this article help you?

Источник

Загрузить PDF

Джоуль (Дж) – это одна из важнейших единиц измерения в Международной системе единиц (СИ). В джоулях измеряется работа, энергия и количество теплоты. Чтобы представить окончательный результат в джоулях, работайте с единицами измерения, принятыми в СИ. Если в задаче даны другие единицы измерения, конвертируйте их в единицы измерения из Международной системы единиц.

1
Понятие работы в физике. Если вы передвинете коробку, то вы совершите работу. Если вы поднимите коробку, то вы совершите работу. Чтобы работа была выполнена, необходимо соблюдение двух условий:^[1]
- Вы прикладываете постоянную силу.
- Под действием приложенной силы тело перемещается по направлению действия силы.
2
Вычислите работу. Для этого перемножьте силу и расстояние (на которое переместилось тело). В СИ сила измеряется в ньютонах, а расстояние в метрах. Если вы используете эти единицы, полученная работа будет измеряться в джоулях.
- При решении задач определите направление приложенной силы. Поднимая коробку, сила направлена снизу вверх, но если вы возьмете коробку в руки и пройдете некоторое расстояние, то вы не совершите работу – вы прикладываете силу, чтобы коробка не упала, но под действием этой силы коробка не перемещается.^[2]
3
Найдите массу тела. Она необходима для вычисления силы, которую нужно приложить, чтобы переместить тело. Рассмотрим пример: вычислите работу, совершаемую спортсменом при подъеме (с пола до груди) штанги массой 10 кг.
- Если в задаче даны нестандартные единицы измерения, конвертируйте их в единицы измерения СИ.
4
Вычислите силу. Сила = масса х ускорение. В нашем примере учитываем ускорение свободного падения, которое равно 9,8 м/с². Сила, которую нужно приложить, чтобы переместить штангу вверх, равна 10 (кг) х 9,8 (м/с²) = 98 кг∙м/с² = 98 Н.
- Если тело перемещается в горизонтальной плоскости, не учитывайте ускорение свободного падения. Возможно, в задаче потребуют вычислить силу, необходимую для преодоления трения. Если ускорение в задаче дано, просто умножьте его на данную массу тела.
5

Измерьте пройденное расстояние. В нашем примере допустим, что штанга поднимается на высоту 1,5 м. (Если в задаче даны нестандартные единицы измерения, конвертируйте их в единицы измерения СИ.)
6

Умножьте силу на расстояние. Для того, чтобы поднять штангу массой 10 кг на высоту 1,5 м, спортсмен совершит работу, равную 98 х 1,5 = 147 Дж.
7

Вычислите работу, когда сила направлена под углом. Предыдущий пример был довольно прост: направления силы и движения тела совпадали. Но в некоторых случаях сила направлена под углом к направлению движения. Рассмотрим пример: вычислите работу, совершаемую ребенком, который тянет сани на расстояние 25 м за веревку, имеющую отклонение от горизонтали в 30º. В этом случае работа = сила х косинус (θ) х расстояние. Угол θ – это угол между направлением силы и направлением движения.^[3]
8
Найдите общую приложенную силу. В нашем примере допустим, что ребенок прикладывает силу, равную 10 Н.
- Если в задаче сказано, что сила направлена вверх, или вправо/влево, или ее направление совпадает с направлением движения тела, то для вычисления работы просто перемножьте силу и расстояние.
9
Вычислите соответствующую силу. В нашем примере только некоторая часть от общей силы тянет сани вперед. Так как веревка направлена вверх (под углом к горизонтали), другая часть от общей силы пытается приподнять сани. Поэтому вычислите силу, направление которой совпадает с направлением движения.
- В нашем примере угол θ (между землей и веревкой) равен 30º.
- cosθ = cos30º = (√3)/2 = 0,866. Найдите это значение при помощи калькулятора; в качестве единицы измерения угла в калькуляторе установите градусы.
- Умножьте общую силу на cosθ. В нашем примере: 10 х 0,866 = 8,66 Н – это сила, направление которой совпадает с направлением движения.
10

Умножьте соответствующую силу на расстояние, чтобы вычислить работу. В нашем примере: 8,66 (Н) х 20 (м) = 173,2 Дж.

Реклама

1

Мощность и энергия. Мощность измеряется в ваттах (Вт) и характеризует скорость изменения, преобразования, передачи или потребления энергии, которая измеряется в джоулях (Дж). Чтобы вычислить энергию (Дж) по данной мощности (Вт), необходимо знать отрезок времени.
2
Для вычисления энергии (Дж) умножьте мощность (Вт) на время (с). Устройство, мощность которого равна 1 Вт, потребляет 1 Дж энергии за каждую 1 с. Например, вычислим энергию, потребляемую лампочкой мощностью 60 Вт в течение 120 секунд: 60 (Вт) х 120 (с) = 7200 Дж^[4]
- Эта формула верна для любой мощности, измеренной в ваттах, но чаще всего применяется в задачах с участием электричества.
Реклама

1
Кинетическая энергия – это энергия движения. Она может быть выражена в джоулях (Дж).
- Кинетическая энергия эквивалентна работе, совершенной для ускорения неподвижного тела до определенной скорости. Достигнув определенной скорости, кинетическая энергия тела остается постоянной до тех пор, пока не преобразуется в тепло (от трения), гравитационную потенциальную энергию (при движении против силы тяжести) или другие виды энергии.
2

Найдите массу тела. Например, вычислите кинетическую энергию велосипеда и велосипедиста. Масса велосипедиста равна 50 кг, а масса велосипеда равна 20 кг, то есть общая масса тела равна 70 кг (рассматривайте велосипед и велосипедиста как единое тело, так как они будут двигаться в одном направлении и с одной скоростью).
3
Вычислите скорость. Если скорость дана в задаче, перейдите к следующему шагу; в противном случае вычислите ее одним из способов, указанных ниже. Обратите внимание, что здесь направлением скорости можно пренебречь; более того, предположим, что велосипедист едет строго по прямой.
- Если велосипедист ехал с постоянной скоростью (без ускорения), измерьте пройденное расстояние (м) и разделите его на время (с), затраченное на прохождение этого расстояния. Так вы получите среднюю скорость.
- Если велосипедист ускорялся, а значение ускорения и направление движения не менялись, то скорость в данный момент времени t вычисляется по формуле: ускорение х t + начальная скорость. Время измеряется в секундах, скорость в м/с, ускорение в м/с².
4
Подставьте значения в формулу. Кинетическая энергия = (1/2)mv², где m – масса, v – скорость. Например, если скорость велосипедиста равна 15 м/с, то его кинетическая энергия K = (1/2)(70 кг)(15 м/с)² = (1/2)(70 кг)(15 м/с)(15 м/с) = 7875 кг∙м²/с² = 7875 Н∙м = 7875 Дж
- Формула для вычисления кинетической энергии выводится из определения работы (W = FΔs) и кинематического уравнения (v² = v₀² + 2aΔs, где Δs – пройденное расстояние).^[5]
Реклама

1
Найдите массу нагретого тела. Для этого используйте балансовые или пружинные весы. Если тело – это жидкость, сначала взвесьте пустой контейнер (в который выльете жидкость), чтобы найти его массу. Взвесив жидкость, вычтите из полученного значения массу пустого контейнера, чтобы найти массу жидкости. Например, рассмотрим воду массой 500 г.
- Чтобы результат измерялся в джоулях, масса должна измеряться в граммах.
2
Найдите удельную теплоемкость тела. Ее можно найти в учебнике по химии, физике или в интернете. Удельная теплоемкость воды равна 4,19 Дж/г.^[6]
- Удельная теплоемкость немного меняется с изменением температуры и давления. Например, в некоторых источниках удельная теплоемкость воды равна 4,18 Дж/г (так как разные источники выбирают различные значения «эталонной температуры»).
- Температура может измеряться в градусах по Кельвину или Цельсию (так как разность двух значений температур будет одинаковой), но не в градусах по Фаренгейту.
3

Найдите начальную температуру тела. Если тело – это жидкость, воспользуйтесь термометром.
4
Нагрейте тело и найдите его конечную температуру. Так вы сможете найти количество теплоты, переданной телу при его нагревании.
- Если вы хотите найти общую энергию, преобразованную в тепло, считайте, что начальная температура тела равна абсолютному нулю (0 по Кельвину или -273,15 по Цельсию). Обычно это не применяется.
5

Вычтите начальную температуру тела из конечной температуры, чтобы найти изменение температуры тела. Например, воду нагревают с 15 градусов по Цельсию до 35 градусов по Цельсию, то есть изменение температуры воды равно 20 градусам по Цельсию.
6
Перемножьте массу тела, его удельную теплоемкость и изменение температуры тела. Формула: H = mcΔT, где ΔT – это изменение температуры. В нашем примере: 500 х 4,19 х 20 = 41,900 Дж
- Количество теплоты иногда измеряется в калориях или килокалориях. Калории – это количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 грамма воды на 1 градус по Цельсию; килокалории – это количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 кг воды на 1 градус по Цельсию. В приведенном выше примере для повышения температуры 500 г воды на 20 градусов по Цельсию потребуется 10000 калорий или 10 ккал.
Реклама

1

Здесь описывается способ вычисления потока энергии в электрической цепи. Приводится практический пример, на основе которого можно решать физические задачи. Для начала вычислим мощность по формуле P = I² x R, где I – сила тока (А), R –сопротивление (Ом).^[7] Вы найдете мощность (Вт), при помощи которой можно вычислить энергию (Дж) (смотрите вторую главу).
2

Возьмите резистор. Значение сопротивления (Ом) резистора обозначается числом или маркировкой в виде цветной полосы. Вы также можете определить сопротивление резистора, подключив его к омметру или мультиметру. Например, возьмем резистор с сопротивлением 10 Ом.
3

Подключите резистор к источнику тока. Для этого используйте зажимы «крокодил» или экспериментальный стенд с электрической цепью.
4

В течение определенного времени через цепь пропускайте ток. Например, делайте это в течение 10 с.
5

Определите силу тока. Для этого воспользуйтесь амперметром или мультиметром. Например, сила тока равна 100 мА = 0,1 А.
6

Вычислите мощность (Вт) по формуле P = I² x R. В нашем примере: Р = 0,1² х 10 = 0,01 х 10 = 0,1 Вт = 100 мВт
7
Перемножьте мощность и время, чтобы найти энергию (Дж). В нашем примере: 0,1 (Вт) х 10 (с) = 1 Дж.
- Так как 1 джоуль – это небольшое значение, а мощность электроприборов указывается в ваттах, милливаттах и киловаттах, то в жилищно-коммунальной сфере энергию обычно измеряют в киловатт-часах. Если 1 Вт = 1 Дж/с, то 1 Дж = 1 Вт∙с; если 1 кВт = 1 кДж/с, то 1 кДж = 1 кВт∙с. Так как 1 ч = 3600 с, то 1 кВт∙ч = 3600 кВт∙с = 3600 кДж = 3600000 Дж.
Реклама

Советы

В СИ энергия и работа также измеряется в эргах. 1 эрг = 1 дина (единица измерения силы) х 1 см. 1 Дж = 10000000 эрг.

Предупреждения

Джоуль и ньютон-метр – это единицы измерения работы. В джоулях измеряют энергию и работу, совершенную при движении тела по прямой. Если же тело вращается, применяется единица измерения ньютон-метр.

Что вам понадобится

Работа и кинетическая энергия:

Секундомер или таймер
Весы
Калькулятор с функцией косинуса

Электрическая энергия:

Резистор
Провода или экспериментальный стенд
Мультиметр (или омметр и амперметр)
Зажимы «крокодил»

Количество теплоты:

Нагреваемое тело
Источник тепла (например, горелка)
Термометр
Справочник для определения удельной теплоемкости нагреваемого тела

Об этой статье

Эту страницу просматривали 59 399 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Джоуль
Дж, J
Величина	работа, энергия, количество теплоты
Система	СИ
Тип	производная
Медиафайлы на Викискладе

Джо́уль (англ. Joule; русское обозначение: Дж; международное: J) — единица измерения работы, энергии и количества теплоты в Международной системе единиц (СИ). Джоуль равен работе, совершаемой силой в один ньютон при перемещении массы на расстояние одного метра в направлении действия силы^[1]. Таким образом, 1 Дж = 1 Н·м=1 кг·м²/с². В электричестве джоуль означает работу, которую совершают силы электрического поля за 1 секунду при напряжении в 1 вольт для поддержания силы тока в 1 ампер^[2].

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы джоуль пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной. Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях других производных единиц, образованных с использованием джоуля. Например, обозначение единицы молярной внутренней энергии «джоуль на моль» записывается как Дж/моль.

Джоуль был введён в абсолютные практические электрические единицы в качестве единицы работы и энергии электрического тока на Втором международном конгрессе электриков, проходившем в год смерти Джеймса Джоуля (1889). Международная конференция по электрическим единицам и эталонам (Лондон, 1908) установила «международные» электрические единицы, в том числе «международный джоуль». После возвращения с 1 января 1948 к абсолютным электрическим единицам было принято соотношение: 1 международный джоуль = 1,00020 абсолютного джоуля^[3]. В Международную систему единиц (СИ) джоуль введён решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году одновременно с принятием системы СИ в целом^[4].

Перевод в другие единицы[править | править код]

1 Дж = 1 кг·м²/с² = 1 Н·м = 1 Вт·с = 1 Кл·В.
1 Дж = 10⁷ эрг.
1 Дж ≈ 6,24151⋅10¹⁸ эВ.
1 МДж = 0,277(7) кВт·ч.
1 кВт·ч = 3,6 МДж.
1 Дж ≈ 0,238846 калориям.
1 калория_м (международная) = 4,1868 Дж^[5].
1 термохимическая калория = 4,1840 Дж^[5].
1 килотонна ТНТ (=Ткал_т) ≈ 4,1840 ТДж (4,184⋅10¹² Дж).
1 килограмм-сила-метр (кгс·м) = 9,80665 Дж (точно).
1 Дж ≈ 0,101972 кгс·м.

Кратные и дольные единицы[править | править код]

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ (фр. Brochure SI), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ), десятичные кратные и дольные единицы джоуля образуются с помощью стандартных приставок СИ^[6]. «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации, предусматривает использование в РФ тех же приставок^[7].

Кратные	Дольные
величина	название	обозначение	величина	название	обозначение
10¹ Дж	декаджоуль	даДж	daJ	10⁻¹ Дж	дециджоуль	дДж	dJ
10² Дж	гектоджоуль	гДж	hJ	10⁻² Дж	сантиджоуль	сДж	cJ
10³ Дж	килоджоуль	кДж	kJ	10⁻³ Дж	миллиджоуль	мДж	mJ
10⁶ Дж	мегаджоуль	МДж	MJ	10⁻⁶ Дж	микроджоуль	мкДж	µJ
10⁹ Дж	гигаджоуль	ГДж	GJ	10⁻⁹ Дж	наноджоуль	нДж	nJ
10¹² Дж	тераджоуль	ТДж	TJ	10⁻¹² Дж	пикоджоуль	пДж	pJ
10¹⁵ Дж	петаджоуль	ПДж	PJ	10⁻¹⁵ Дж	фемтоджоуль	фДж	fJ
10¹⁸ Дж	эксаджоуль	ЭДж	EJ	10⁻¹⁸ Дж	аттоджоуль	аДж	aJ
10²¹ Дж	зеттаджоуль	ЗДж	ZJ	10⁻²¹ Дж	зептоджоуль	зДж	zJ
10²⁴ Дж	иоттаджоуль	ИДж	YJ	10⁻²⁴ Дж	иоктоджоуль	иДж	yJ
10²⁷ Дж	роннаджоуль	РДж	RJ	10⁻²⁷ Дж	ронтоджоуль	рДж	rJ
10³⁰ Дж	кветтаджоуль	КвДж	QJ	10⁻³⁰ Дж	квектоджоуль	квДж	qJ
рекомендовано к применению применять не рекомендуется

Примеры[править | править код]

Средняя энергия теплового движения, приходящаяся на одну степень свободы молекул при температуре 1 К: 0,690⋅10⁻²³ Дж.
Энергия фотона красного видимого света: 2,61⋅10⁻¹⁹ Дж.
Энергия Ферми металлического золота при нормальных условиях: 8,8⋅10⁻¹⁹ Дж^[8].
Атомная единица энергии (энергия Хартри), ${displaystyle E_{h}=m_{mathrm {e} }c^{2}alpha ^{2}}$ : 4,360⋅10⁻¹⁸ Дж.
Дульная энергия пули при выстреле из АКМ: 2030 Дж^[9].
Энергия, необходимая для нагрева 1 литра воды от 20 до 100 °C: 3,35⋅10⁵ Дж.
Энергия, выделяемая при взрыве 1 тонны тринитротолуола (тротиловый эквивалент): 4,184⋅10⁹ Дж.
Энергия, выделенная при атомной бомбардировке Хиросимы: около 6⋅10¹³ Дж.
Энергия, выделившаяся при столкновении астероида с Землёй, в результате которого образовался кратер Маникуаган: 10²³ Дж.

См. также[править | править код]

Калория
Ватт
Эрг
Электрон-вольт

Примечания[править | править код]

↑ Джоуль // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 604. — 704 с. — 100 000 экз.
↑ Тема 10. Постоянный электрический ток. Дата обращения: 30 июня 2010. Архивировано 16 марта 2012 года.
↑ Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
↑ Resolution 12 of the 11th meeting of the CGPM (1960) Архивная копия от 14 мая 2013 на Wayback Machine (англ.) на сайте Международного бюро мер и весов
↑ ¹ ² Калория // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 234. — 704 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-061-4.
↑ SI brochure. Дата обращения: 10 июня 2014. Архивировано 26 апреля 2006 года.
↑ Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Дата обращения: 10 июня 2014. Архивировано из оригинала 2 ноября 2013 года.
↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 12-209. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
↑ Наставление по стрелковому делу. 7,62-мм модернизированный автомат Калашникова (АКМ и АКМС). — 3-е изд. — М.: Воениздат, 1983. — С. 152.

Источник

Вылетающая из ствола пуля обладает массой, скоростью и некоторой начальной кинетической энергией. Эти факторы характеризуют убойность оружия и позволяют отнести его к нужной категории.

Дульную энергию рассчитывают как произведение одной второй массы на скорость в квадрате. Согласно законам аэродинамики, за счет трения поверхности пули о воздух ее скорость снижается с каждым пройденным отрезком дистанции. Соответственно, начальная кинетическая энергия тоже уменьшается. В рамках данной статьи рассмотрим, от чего зависит мощность выстрела, формулы расчета и классификацию духового оружия.

Содержание

От чего зависит мощность выстрела пневматики
Калькулятор дульной энергии для пневматики
Расчет дульной энергии пневматики
Классификация пневматики по энергии
- До 3 Дж, без указания калибра
- До 3 Дж, кал. 6-8 мм
- 3,5 Дж, кал. 10 мм
- до 7,5 Дж, кал. 4,5 мм
- 14 Дж, кал. 17,3 мм
- До 25 Дж, любого калибра
- Свыше 25 Дж

От чего зависит мощность выстрела пневматики

Затрагивая тему мощности или силы выстрела, необходимо отделить эти понятия от физических величин. Из школьных курсов нам известно, что первая переменная выражается в Ваттах, вторая — в Ньютонах. В каждом случае участвует вес тела и его скорость. Однако в оружейном производстве принято использовать силу начальной кинетический (дульной) энергии, которая выражается в Джоулях.

Из формулы Е=1/2*m*v^2 видно, что основополагающими параметрами выступают скорость и масса снаряда. Поскольку вес пули всегда остается неизменным, зависящим от калибра, то эту величину можно считать постоянной.

Остается единственная переменная, на которую можно влиять физическим воздействием. В качестве инициатора толчка, придающего дроби начальное ускорение, выступает сменная пружина оружия. От ее внутреннего напряжения при сжимании зависит, с какой скоростью вылетит пуля из ствола.

В разных видах вооружения понятие калибр трактуется по-разному. Для огнестрельного оружия калибр — это расстояние между нарезами, для гладкоствольных ружей — диаметр канала ствола.

Из формулы видно, что для получения одного и того же показателя начальной кинетической энергии необходимо менять одну из переменных. Однако увеличивать массу до бесконечности физически невозможно, поэтому остается только одно — повышать ускорение. Чем выше будет скорость, тем выше будет пробивная способность и больше дальность полета пули. Поэтому превратить обычную винтовку в грозное оружие можно путем смены пружины.

Калькулятор дульной энергии для пневматики

Расчет дульной энергии пневматики

Владельцы пневматического оружия, а также желающие его приобрести, часто задаются вопросом, насколько оно мощное. Следует сразу отметить, что пробивная способность пули зависит от многих факторов, таких как прочность материалов, дальность цели и другие. Но основным все же является дульная энергия, измеряемая в Джоулях.

Она равна произведению половины массы на квадрат скорости: E=1/2*m*v^2, где m – вес, v – начальная скорость.

К примеру, кинетическая энергия пули пистолета Макарова при весе 6,3 грамма и скорости 330 м/с составляет 343 Дж, автомата Калашникова при скорости 900 м/с равна 1377 Дж. И это не предел для боевого оружия. У духовых ружей эти показатели намного меньше.

Для того чтобы узнать мощность пневматической винтовки или пистолета, необходимо знать калибр дроби и скорость ее вылета. С первым параметром все ясно, так как производители указывают вес пулек на упаковках. Для вычисления скорости потребуется хронограф. Существуют электронные модели, которые выдают результат уже в джоулях. Поэтому владельцу даже не потребуется выполнять расчет самостоятельно. При отсутствии нужного инструмента в качестве параметра можно использовать заявленную производителем скорость. Ее часто указывают в техническом паспорте изделия. Владельцу лишь остается подставить нужные цифры и получить конечный результат.

Классификация пневматики по энергии

Любое изделие поддается классификации и определению. Пневматическое оружие в том числе. По принципу устройства их делят на:

пружинно-поршневые. Кинетическую энергию пуле придает механизм, состоящий из пружины и поршня. Головка сжимает воздух, который впоследствии выталкивает снаряд из ствола. Перезаряжение производится за счет мускульной силы стрелка;
электропневматические. Принцип действия совпадает с вышеописанным, но сжатие пружины происходит за счет энергии аккумуляторов;
газобаллонные. Газ, находящийся под давлением в баллоне, во время стрельбы выталкивает шарики из ствола. Такие ружья часто используют в пейнтболе;
предварительно накачиваемые. Сжатый воздух стрелок накачивает самостоятельно с помощью мускульной силы или компрессорного оборудования.

Во всех вышеперечисленных конструкциях начальную скорость пуле придает сжатый воздух. Поэтому оружие часто классифицируют по дульной энергии. Такое разделение необходимо с юридической составляющей. По мощности выстрела можно определить, на сколько оно опасно для человека и, соответственно, требует получение лицензии.

До 3 Дж, без указания калибра

Такие ружья и пистолеты больше используют для развлечения и отработки меткости стрельбы. Они не обладают убойной силой и не способны нанести существенного вреда человеку. Для его покупки не требуется получение разрешения, поэтому оно находится в свободной продаже.

До 3 Дж, кал. 6-8 мм

Эта категория оружия относится к группе мягкой пневматики. На жаргонном языке ее еще называют «Аэрсофт». Изготавливается с полной имитацией боевых видов стрелкового вооружения. В качестве боеприпасов выступают пластиковые шарики диаметром от 6 до 8 миллиметров. Заряжающий механизм приводится в действие с помощью электропривода, работающего от съемных аккумуляторов. Широкое применение оружие нашло в игре «Страйкбол».

3,5 Дж, кал. 10 мм

Еще одна категория безопасного оружия, используемого для развлечения. Также присутствует внешняя имитация боевых видов. Шарики из ствола выталкивает сжатый газ, обычно углекислый, который предварительно закачивают в специальные баллоны. Используют оружие для игр в «Пейнтбол».

до 7,5 Дж, кал. 4,5 мм

Спортивно-развлекательное оружие для обучения навыкам стрельбы и игры в «Хардбол». К этой категории относятся практически все виды разрешенного пневматического оружия. Они не требуют получения специального разрешения в МВД.

14 Дж, кал. 17,3 мм

Оружие, обладающее дульной энергией 14 Дж, относится к категории спортивного снаряжения. Используется для тренировки и участия в соревнованиях.

До 25 Дж, любого калибра

Сюда относятся спортивные и охотничьи ружья, пистолеты. Убойная сила такого оружия достаточно высока, поэтому его приравнивают к боевому огнестрельному. Требует получения разрешения и лицензии.

Свыше 25 Дж

Категория спортивной, охотничьей и боевой пневматики. В военном применении используется для отработки навыков стрельбы. В нашей стране оно не сертифицировано, поскольку в законодательстве не предусмотрены ружья с кинетикой более 25 Дж. Поэтому при покупке возможны проблемы с регистрацией.

Источник

В джоулях измеряется работа силы, а также энергия. Работа силы тяжести вычисляется по формуле: A=m*g*(h1-h2). Сила тяжести: F=m*g. Размерность работы силы тяжести: [кг*м*м/(с^2)]=[кг*(м^2)/(с^2)]=[Н*м]=[Дж]. 1 Джоуль – это работа, совершённая силой 1 Н на перемещение груза массой 1 кг на расстояние 1 м или на его опускание (подъём) на 1 м. В электричестве 1 Джоуль – это единица измерения энергии. Тепловая электрическая энергия: A=U*I*t. Размерность тепловой энергии от электричества: [В*А*с]=[(м^2)*кг*А*с/(А*(с^3))]=[кг*(м^2)/(с^2)]=[Дж]. В этом случае 1 Джоуль – это энергия, которая выделится за 1 секунду при прохождении тока через проводник силой тока 1 Ампер при напряжении 1 Вольт. Из размерности единиц измерения видно, что “Вольт” – это составная единица измерения. Размерность вольта: В=[кг*(м^2)/(А*(с^3))]. Размерность единицы Ньютона: [Н]=[кг*м/(с^2)]. Все остальные единицы измерения – простые (используется один символ).

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим

Tanyetta
[298K]

6 лет назад

Нам необходимо вспомнить школьные годы, а именно уроки физики, ведь именно на этом предмете мы впервые услышали об ученом Джоуле. Начнем с того, что Джоуль – это единица измерения механической работы, энергии, количества теплоты, которая равна одному Ньютону умноженному на один метр. Запишем саму формулу: 1 Дж = 1 Н * 1 м. Само название Джоуль, положил в честь английского ученого и физика ( Дж ) и это обозначение до сих пор применяется в вычислениях , например на физике при решении задач, лабораторных работ и многого другого.

Поэтому мы можем в свою очередь, сказать спасибо таким великим ученым, например как Джоуль.

Ксарфакс
[156K]

6 лет назад

Джоуль – это одна из единиц СИ, которая используется в физике. Джоуль используется для измерения работы, энергии, а также количества теплоты.

Он обозначается символом Дж.

1 Джоуль – это работа, которая совершается во время перемещения точки приложения силы, которая равна 1 ньютону, на расстояние, равное 1 метру в направлении действия силы.

Таким образом, 1 Дж равен Н*м => 1 Дж = (1кг*м²)/с².

Что касается электричества, то 1 Дж – это работа, совершаемая электрическим полем за 1 секунду, которая требуется для поддержания силы тока, равной 1 амперу, при том, что ток проходит через сопротивление, равное 1 вольту.

Здесь 1 Дж равен 1 Вт⋅с.

Кроме того, в такая единица, как 1 кВт·ч включает в себя 3,6 МДж.

А ещё, 1 джоуль равен около 0,24 калориям.

На самом деле, джоуль является единицей измерений таких известных физических величин, как энергия, количество теплоты, выделяемое при каком либо действии, а так же энергии. Если происходит перемещение точки приложения силы, которая приравнивается к одному Ньютону, в направлении воздействия силы, расстояние при этом равняется одному метру – это и будет считаться Джоулем.

Leona-100
[109K]

6 лет назад

Из школьного курса физики я точно знаю. что один джоуль равен одному Ньютону, который умножен на метр. Формула будет выглядеть вот так: 1Дж = 1Н • 1м. А вообще в физике Джоуль нужен для измерения энергии, количества теплоты и работы. В электричестве же 1 Джоуль будет равен 1 Вт⋅с.

Для того чтобы вычислить то, чему равен 1 Джоуль, достаточно рассчитать его по формуле

В которой один килограмм определенного предмета движется на расстоянии в один метр и на него действует постоянная сила в один Ньютон.

В качестве мер, приведу фото-материал:

ovasiliev
[30.8K]

6 лет назад

Джоуль – единица измерения энергии в системе СИ. Трактуется она как работа силы в 1 ньютон по перемещению тела на 1 метр, при отсутствии других сил, действующих на тело, или же равнодействующей силы в 1 ньютон. От массы тела, к которому она приложена, работа при этом не зависит.

Что такое один ньютон? Это сила притяжения гравитации Земли, действующая на тело массой 102 грамма. Возьмите в руку гирьку в 102 грамма. Сила её тяжести, действующая на вашу руку, и будет равно одному ньютону. Теперь отпустите гирьку. Если пренебречь силой сопротивления воздуха (в начале разгона ей можно пренебречь), то через метр полёта гирька будет обладать кинетической энергией в один джоуль, а её потенциальная энергия уменьшится на один джоуль. Если гирька через метр полёта ударится о твёрдую поверхность, то в результате столкновения выделится тепловая энергия в один джоуль.

Сидор Пятницкий
[34]

4 года назад

Все эти объяснения никуда не годятся, всё бутафория.., не более, чем игра чисел!

Какой еще ньютон умноженный, на метр, да массой в 1 кг…? Кто, какой школьник будет в этом разбираться? Ему задачку по физике решить бы, а уж до понимания там, как пешком до Луны!

Впрочем как и у преподавателя. Очень сильно сомневаюсь, что большинство преподавателей до конца понимают что такое 1 джоуль.

Но! Достаточно школьнику или взрослому объяснить все нормальным человеческим языком, как и тот и другой становятся отличниками учёбы!

А всего то навсего:

Например, есть пуля, массой 12 г, или пуля знаменитого пистолета Макарова – 6,1 г.

Пуля вылетает из ствола пистолета со скоростью 315 м/сек.

Энергия пули в джоулях будет равна – массе пули, умнож. на кв.скорости и разделенной на 2.

E = m*V*V|2

Сосчитаем. Получаем: Епули = (315м/сек * 315 м/сек * 0,0061 кг)/2 = 303 джоуля.

Есть и другой вариант, для пистолета нелетального действия “Оса”.

Для “Осы” получаем: Епули = (0,012кг * 120 м/сек * 120 м/сек)/2 = 86,4 джоуля

Из расчета понятно – энергия пули пистолета “Оса” почти в четыре раза больше, чем у пистолета Макарова.

А дальше становится еще понятнее уже без расчетов:

Бытовой перфоратор: удар от 2 до 12 джоулей

Отбойный молоток: удар от 25 до 35 джоулей

Бетоноломы демонтажа железобетонный конструкций: от 80 до 90 джоулей

В городе Донецке был учитель математики и директор школы Шатаолов Виктор Федорович, который из круглых двоечников делал круглых отличников. Методы его обучения были элементарно просты – от простого к сложному только через понимание! И никак иначе…

Ну и разумеется, ничего не стоит преподавателю или взрослому образованному человеку перевести всю эту радость в ньютоны с метрами, если будет желание!

РУДЬКО
[256K]

6 лет назад

Джоуль- это еденица механической “работы”.Равен 1 Джоуль одному Ньютону , умноженному на 1 метр.То есть, это работа, совершаемая при передвижении груза в в 1 кг на расстояние 1 метр, при приложении силы в 1 Ньютон.Как-то так.

SuperDed
[155]

7 лет назад

Один Джоуль равен Одному Ньютону умноженному на один метр. [Дж] = [Н*м]

Антошка72
[28]

7 лет назад

Джоуль – это физическая единица, которая применяется для измерения работы, а также любой энергии. http://www.spishy-u-antoshki.ru/mekhanicheskaya-rabota.html внизу страницы указано, что В честь английского ученого Д.Джоуля единица измерения работы получила название 1 Джоуль.

В международной системе единиц (СИ):

[А] = Дж = Н • м

1Дж = 1Н • 1м

Измеряется количество теплоты также в джоулях (1 Дж), как и всякий вид энергии.

Вили Борисович
[26.5K]

6 лет назад

Джоуль является единицей измерения в системе СИ, рассказывали про Джоуль на уроках физики в школе. Итак Джоуль это единица измерения работы, энергии и теплоты. Название Джоуль появилось благодаря английскому изобретателю Джеймсу Джоулю, который и изобрел формулу измерения работы, энергии и тепла. В честь него и названа это единица измерения.

moreljuba
[62.5K]

6 лет назад

Джоуль представляет собой физическую единицу измерения , применяюмую для измерения работы и прочей энергии. Один Джоуль приравнивается к одному Ньютону умноженному на один метр. Таким образом один Джоуль – некая работа , которая совершается при движении груза массой в один кг на расстояние в 1 метр с приложением силы в 1 Ньютон.

Знаете ответ?

Источник

Formulas

Things You’ll Need

References

About This Article

Reader Success Stories

Did this article help you?

Советы

Предупреждения

Что вам понадобится

Об этой статье

Была ли эта статья полезной?

Перевод в другие единицы[править | править код]

Кратные и дольные единицы[править | править код]

Примеры[править | править код]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

От чего зависит мощность выстрела пневматики

Калькулятор дульной энергии для пневматики

Расчет дульной энергии пневматики

Классификация пневматики по энергии

До 3 Дж, без указания калибра

До 3 Дж, кал. 6-8 мм

3,5 Дж, кал. 10 мм

до 7,5 Дж, кал. 4,5 мм

14 Дж, кал. 17,3 мм

До 25 Дж, любого калибра

Свыше 25 Дж

Вам также может понравиться

Как найти письмо от гибдд

Как найти файл цикла

Как правильно составить на расчетный счет

Добавить комментарий Отменить ответ