Salah satu hukum dasar alam semesta adalah bahwa energi tidak diciptakan atau dimusnahkan -- energi hanya berubah bentuk. Akibatnya, banyak formula untuk energi ada. Untuk memahami bagaimana rumus ini merupakan ekspresi dari hal yang sama, penting untuk terlebih dahulu memahami apa yang fisikawan maksudkan ketika mereka berbicara tentang energi. Ini adalah gagasan yang berakar pada konsep fisika klasik seperti yang dijelaskan oleh Sir Isaac Newton.
Rumus energi gerak adalah :
KE=0,5\kali m\kali v^2
di mana KE adalah energi kinetik dalam joule, m adalah massa dalam kilogram dan v adalah kecepatan dalam meter per detik.
Kekuatan dan Kerja
Tiga hukum gerak Newton membentuk dasar bagi fisika klasik. Hukum pertama mendefinisikan gaya sebagai apa yang menyebabkan gerak, dan hukum kedua menghubungkan gaya yang bekerja pada suatu benda dengan percepatan yang dialaminya. Jika sebuah gaya (F) mempercepat sebuah benda melalui jarak (d), benda itu melakukan sejumlah usaha (W) yang sama dengan gaya dikalikan dengan jarak kali faktor yang menjelaskan sudut di antara mereka (θ, huruf Yunani theta). Sebagai ekspresi matematika, ini berarti:
W=Fd\cos{\theta}
Satuan metrik untuk gaya adalah newton, untuk jarak adalah meter dan untuk usaha adalah newton-meter, atau joule. Energi adalah kapasitas untuk melakukan usaha, dan juga dinyatakan dalam joule.
Energi Kinetik dan Potensial
Sebuah benda yang bergerak memiliki energi geraknya, yang setara dengan kerja yang diperlukan untuk membuatnya diam. Ini disebut energi kinetiknya, dan bergantung pada kuadrat kecepatan benda (v) serta setengah dari massanya (m). Sebuah objek diam di medan gravitasi bumi memiliki energi potensial berdasarkan ketinggiannya; jika jatuh bebas, itu akan mendapatkan energi kinetik yang sama dengan energi potensial ini. Energi potensial bergantung pada massa benda, ketinggiannya (h) dan percepatan gravitasi (g). Secara matematis, ini adalah:
PE=mgh
Energi listrik
Perhitungan energi dalam sistem kelistrikan tergantung pada jumlah arus yang mengalir melalui a konduktor (I) dalam ampere, serta pada potensial listrik, atau tegangan (V), yang menggerakkan arus, dalam volt. Mengalikan kedua parameter ini memberikan kekuatan listrik (P) dalam watt, dan mengalikan P dengan waktu di mana listrik mengalir (t) dalam detik memberikan jumlah energi listrik dalam sistem, dalam joule. Ekspresi matematika untuk energi listrik dalam rangkaian konduktor adalah:
E_e=Pt=VIt
Menurut hubungan ini, membiarkan bola lampu 100 watt menyala selama satu menit menghabiskan 6.000 joule energi. Ini setara dengan jumlah energi kinetik yang dimiliki batu seberat 1 kilogram jika Anda menjatuhkannya dari ketinggian 612 meter (mengabaikan gesekan udara).
Beberapa Bentuk Energi Lainnya
Cahaya yang kita lihat adalah fenomena elektromagnetik yang memiliki energi berdasarkan getaran paket gelombang yang disebut foton. Fisikawan Jerman Max Planck menentukan bahwa energi foton sebanding dengan frekuensi (f) dengan itu bergetar, dan dia menghitung konstanta proporsionalitas (h), yang disebut konstanta Planck dalam kehormatan. Ekspresi untuk energi foton adalah sebagai berikut:
E_p=hf
Menurut Teori Relativitas Albert Einstein, setiap partikel materi memiliki energi potensial bawaan yang sebanding dengan massa partikel dan kuadrat kecepatan cahaya (c). Ekspresi yang relevan adalah:
E_m=mc^2
Perhitungan Einstein dikuatkan oleh perkembangan bom atom.
