ब्रह्मांड के मूलभूत नियमों में से एक यह है कि ऊर्जा न तो बनाई जाती है और न ही नष्ट होती है - यह केवल रूप बदलती है। नतीजतन, ऊर्जा के कई सूत्र मौजूद हैं। यह समझने के लिए कि ये सूत्र एक ही चीज़ की अभिव्यक्ति कैसे हैं, पहले यह समझना महत्वपूर्ण है कि भौतिकविदों का क्या मतलब है जब वे ऊर्जा के बारे में बात करते हैं। यह सर आइजैक न्यूटन द्वारा स्पष्ट की गई शास्त्रीय भौतिकी की अवधारणाओं में निहित एक धारणा है।
गति की ऊर्जा का सूत्र है:
केई=0.5\गुना एम\गुना वी^2
जहां KE जूल में गतिज ऊर्जा है, m किलोग्राम में द्रव्यमान है और v मीटर प्रति सेकंड में वेग है।
बल और कार्य
न्यूटन के गति के तीन नियम शास्त्रीय भौतिकी का आधार बनते हैं। पहला कानून बल को परिभाषित करता है जो गति का कारण बनता है, और दूसरा कानून किसी वस्तु पर कार्य करने वाले बल को उस त्वरण से संबंधित करता है जिससे वह गुजरता है। यदि कोई बल (F) किसी पिंड को दूरी (d) से गति देता है, तो वह बल के बराबर कार्य (W) करता है उनके बीच के कोण के लिए जिम्मेदार एक कारक की दूरी के गुणा से गुणा किया जाता है (θ, ग्रीक अक्षर थीटा)। गणितीय अभिव्यक्ति के रूप में, इसका अर्थ है:
डब्ल्यू=एफडी\cos{\थीटा}
बल के लिए मीट्रिक इकाइयाँ न्यूटन हैं, दूरी के लिए मीटर हैं और काम के लिए न्यूटन-मीटर या जूल हैं। ऊर्जा कार्य करने की क्षमता है, और इसे जूल में भी व्यक्त किया जाता है।
गतिज और संभावित ऊर्जा
गति में एक वस्तु में गति की ऊर्जा होती है, जो उस कार्य के बराबर होती है जो इसे आराम करने के लिए आवश्यक होगी। इसे इसकी गतिज ऊर्जा कहा जाता है, और यह वस्तु के वेग (v) के वर्ग के साथ-साथ उसके द्रव्यमान (m) के आधे पर निर्भर करती है। पृथ्वी के गुरुत्वीय क्षेत्र में विरामावस्था में रखी वस्तु में ऊँचाई के कारण स्थितिज ऊर्जा होती है; यदि वह स्वतंत्र रूप से गिरती है, तो उसे इस स्थितिज ऊर्जा के बराबर गतिज ऊर्जा प्राप्त होगी। स्थितिज ऊर्जा वस्तु के द्रव्यमान, उसकी ऊँचाई (h) और गुरुत्वीय त्वरण (g) पर निर्भर करती है। गणितीय रूप से, यह है:
पीई = एमजीएच
विद्युत ऊर्जा
विद्युत प्रणालियों में ऊर्जा की गणना ए. के माध्यम से बहने वाली धारा की मात्रा पर निर्भर करती है कंडक्टर (I) एम्पीयर में, साथ ही विद्युत क्षमता पर, या वोल्टेज (V), करंट चला रहा है, in वोल्ट। इन दो मापदंडों को गुणा करने से बिजली की शक्ति (पी) वाट में मिलती है, और पी को समय से गुणा किया जाता है जिसके दौरान विद्युत प्रवाह (t) सेकंड में सिस्टम में विद्युत ऊर्जा की मात्रा देता है, in जूल एक संवाहक परिपथ में विद्युत ऊर्जा के लिए गणितीय व्यंजक है:
ई_ई = पं = वीआईटी
इस संबंध के अनुसार, 100 वाट के एक लाइटबल्ब को एक मिनट के लिए जलाने पर 6,000 जूल ऊर्जा खर्च होती है। यह गतिज ऊर्जा की मात्रा के बराबर है यदि आप इसे 612 मीटर की ऊंचाई से गिराते हैं (हवा के घर्षण को नजरअंदाज करते हुए) तो 1 किलोग्राम की चट्टान होती।
ऊर्जा के कुछ अन्य रूप
हम जो प्रकाश देखते हैं वह एक विद्युत चुम्बकीय घटना है जिसमें फोटॉन नामक तरंगों के पैकेट के कंपन के कारण ऊर्जा होती है। जर्मन भौतिक विज्ञानी मैक्स प्लैंक ने निर्धारित किया कि एक फोटॉन की ऊर्जा आवृत्ति (f) के समानुपाती होती है जिसके साथ यह कंपन करता है, और उसने आनुपातिकता (एच) की स्थिरता की गणना की, जिसे प्लैंक स्थिरांक कहा जाता है सम्मान। फोटॉन की ऊर्जा का व्यंजक इस प्रकार है:
ई_पी = एचएफ
अल्बर्ट आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, पदार्थ के प्रत्येक कण में कण के द्रव्यमान और प्रकाश की गति (सी) के वर्ग के अनुपात में निहित संभावित ऊर्जा होती है। प्रासंगिक अभिव्यक्ति है:
ई_एम = एमसी ^ 2
आइंस्टीन की गणना की पुष्टि परमाणु बम के विकास से हुई।