科学では、ジュールはエネルギーまたは仕事の単位です。これは、1 メートルの距離にわたる 1 ニュートンの力、または 1 秒あたり 1 メートルで移動する 1 キログラムの質量の運動エネルギーとして定義される複合単位です。カロリーはエネルギーの別の単位であるため、ジュールはカロリーから変換することもできます。 1 カロリーは 4.19 ジュールです。オブジェクトの運動エネルギーまたは運動エネルギーを計算することで、ジュールを計算できます。人または機械が達成する仕事の量を計算することによって、ジュールを計算することもできます。最後に、カロリーの測定値から直接変換してジュールを計算できます。
運動エネルギーのジュールの計算
<オール> 運動エネルギーの方程式を書きます:
\text{運動エネルギー} =\frac{1}{2}\times \text{質量}\times \text{速度}^2運動エネルギーの単位はジュール、質量の単位はキログラム、速度の単位はメートル/秒です。
運動エネルギーをジュール単位で計算したい移動物体を考えてみましょう。たとえば、毎秒 20 メートル (m/s) で移動する 700 キログラム (kg) の車のエネルギーを計算するとします。
以下に示すように、ジュールを計算するために値を運動エネルギー方程式に当てはめます。
\text{運動エネルギー} =\frac{1}{2}\times 700\text{ kg}\times (20\text{ m/s})^2=140,000\text{ J} 仕事のジュールの計算
<オール> 仕事の方程式を書きます:
\text{仕事}=\text{力}\times\text{変位}仕事の単位はジュール、力の単位はニュートン、変位の単位はメートルです。
行われている仕事のジュールを計算したい状況を考えてみましょう。たとえば、250 ニュートン (n) の力を使って床を横切って 8 メートル (m) の箱を押す人が行う仕事を計算したいとします。
次のように、値を仕事の方程式に当てはめてジュールを計算します。
\text{work}=250\text{ N}\times 8\text{ m}=2000\text{ J} カロリーをジュールに変換
<オール> カロリーをジュールに変換するための変換係数を作成します。 1 カロリーには 4.19 ジュールがあり、数学的には 4.19 ジュール/カロリーと書くことができます。
ジュールに変換したいカロリー値を考えてみましょう。たとえば、300 カロリーに含まれるエネルギーのジュール数を知りたいとします。
次の行に示すように、カロリー値に変換係数を掛けます:
300\text{ カロリー}\times\frac{4.19\text{ J}}{\text{カロリー}}=1257\text{ J}
