Један од основних закона универзума је да се енергија не ствара нити уништава - она само мења облике. Због тога постоје многе формуле за енергију. Да би се разумело како су ове формуле изрази исте ствари, важно је прво разумети шта физичари мисле када говоре о енергији. То је појам укорењен у концептима класичне физике које је разјаснио Сир Исаац Невтон.
Формула за енергију кретања је:
КЕ = 0,5 \ пута м \ пута в ^ 2
где је КЕ кинетичка енергија у џулима, м је маса у килограмима, в је брзина у метрима у секунди.
Сила и рад
Њутнова три закона кретања чине основу за класичну физику. Први закон дефинише силу као ону која изазива кретање, а други закон повезује силу која делује на објекат са убрзањем које он претрпи. Ако сила (Ф) убрза тело на даљину (д), изврши количину посла (В) једнаку сили помножено са растојањем помноженим са фактором који представља угао између њих (θ, грчко слово тхета). Као математички израз, ово значи:
В = Фд \ цос {\ тхета}
Метричке јединице за силу су њутни, оне за растојање су метри, а оне за рад њутн-метри или џул. Енергија је способност за обављање посла, а такође се изражава у џулима.
Кинетичка и потенцијална енергија
Предмет у покрету поседује своју енергију кретања, која је еквивалентна раду који би био потребан да се заустави. То се назива његова кинетичка енергија и зависи од квадрата брзине објекта (в), као и од половине његове масе (м). Предмет који мирује у гравитационом пољу Земље поседује потенцијалну енергију захваљујући својој надморској висини; ако би слободно падао, добио би кинетичку енергију једнаку овој потенцијалној енергији. Потенцијална енергија зависи од масе објекта, његове висине (х) и убрзања услед гравитације (г). Математички, ово је:
ПЕ = мгх
Електрична енергија
Прорачун енергије у електричним системима зависи од количине струје која протиче кроз а проводник (И) у амперима, као и на електрични потенцијал или напон (В), који покрећу струју, у волти. Множењем ова два параметра добија се снага електричне енергије (П) у ватима, а множењем П са временом током којих струја струје (т) у секундама даје количину електричне енергије у систему, у џула. Математички израз за електричну енергију у проводном колу је:
Е_е = Пт = ВИт
Према овом односу, остављање сијалице од 100 вати која гори један минут троши 6000 џула енергије. То је еквивалентно количини кинетичке енергије коју би стена од 1 килограма имала ако бисте је спустили са висине од 612 метара (занемарујући трење ваздуха).
Неки други облици енергије
Светлост коју видимо је електромагнетни феномен који има енергију захваљујући вибрацијама пакета таласа званих фотони. Немачки физичар Мак Планцк утврдио је да је енергија фотона пропорционална фреквенцији (ф) са којом вибрира и израчунао је константу пропорционалности (х) која се у његовој назива Планцкова константа част. Израз за енергију фотона је тако:
Е_п = хф
Према Теорији релативности Алберта Ајнштајна, свакој честици материје припада инхерентна потенцијална енергија пропорционална маси честице и квадрату брзине светлости (ц). Релевантан израз је:
Е_м = мц ^ 2
Ајнштајнови прорачуни поткрепљени су развојем атомске бомбе.