สูตรพลังงานคืออะไร?

กฎพื้นฐานของเอกภพประการหนึ่งคือพลังงานไม่ได้ถูกสร้างหรือทำลาย แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงรูปแบบเท่านั้น จึงมีสูตรพลังงานมากมาย เพื่อให้เข้าใจว่าสูตรเหล่านี้เป็นการแสดงออกถึงสิ่งเดียวกันได้อย่างไร อันดับแรกต้องเข้าใจก่อนว่านักฟิสิกส์หมายถึงอะไรเมื่อพูดถึงพลังงาน เป็นแนวคิดที่หยั่งรากในแนวความคิดของฟิสิกส์คลาสสิกที่อธิบายโดยเซอร์ไอแซก นิวตัน

สูตรพลังงานของการเคลื่อนไหวคือ:

โดยที่ KE คือพลังงานจลน์ในหน่วยจูล m คือมวลเป็นกิโลกรัม และ v คือความเร็วเป็นเมตรต่อวินาที

กฎการเคลื่อนที่สามข้อของนิวตันเป็นพื้นฐานของฟิสิกส์คลาสสิก กฎข้อที่หนึ่งกำหนดแรงเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดการเคลื่อนไหว และกฎข้อที่สองเกี่ยวข้องกับแรงที่กระทำต่อวัตถุกับความเร่งที่ผ่าน ถ้าแรง (F) เร่งร่างกายผ่านระยะทาง (d) จะทำให้ปริมาณงาน (W) เท่ากับแรง คูณด้วยระยะทางคูณด้วยปัจจัยที่ใช้แทนมุมระหว่างทั้งสอง (θ, อักษรกรีก ทีต้า) เป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ นี่หมายถึง:

หน่วยเมตริกสำหรับแรงคือนิวตัน หน่วยสำหรับระยะทางคือเมตร และหน่วยสำหรับแรงคือนิวตัน-เมตร หรือจูล พลังงานคือความสามารถในการทำงาน และแสดงเป็นจูลด้วย

วัตถุที่เคลื่อนที่มีพลังงานในการเคลื่อนที่ ซึ่งเทียบเท่ากับงานที่จะต้องทำให้สงบ สิ่งนี้เรียกว่าพลังงานจลน์ของมัน และมันขึ้นอยู่กับกำลังสองของความเร็วของวัตถุ (v) และครึ่งหนึ่งของมวลของมัน (m) วัตถุที่อยู่นิ่งในสนามโน้มถ่วงของโลกมีพลังงานศักย์โดยอาศัยระดับความสูงของมัน ถ้ามันตกลงมาอย่างอิสระ มันก็จะได้รับพลังงานจลน์เท่ากับพลังงานศักย์นี้ พลังงานศักย์ขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุ ความสูง (h) และความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) ของวัตถุ ทางคณิตศาสตร์นี่คือ:

การคำนวณพลังงานในระบบไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสที่ไหลผ่าน a ตัวนำ (I) เป็นแอมแปร์เช่นเดียวกับศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้า (V) ขับกระแสใน driving โวลต์ การคูณค่าพารามิเตอร์ทั้งสองนี้จะทำให้กำลังไฟฟ้า (P) มีหน่วยเป็นวัตต์ และคูณ P ตามเวลา ในระหว่างที่กระแสไฟฟ้าไหล (t) ในหน่วยวินาทีให้ปริมาณพลังงานไฟฟ้าในระบบใน จูล นิพจน์ทางคณิตศาสตร์สำหรับพลังงานไฟฟ้าในวงจรการนำคือ:

ตามความสัมพันธ์นี้ การปล่อยหลอดไฟ 100 วัตต์ที่เผาไหม้เป็นเวลาหนึ่งนาทีจะสิ้นเปลืองพลังงาน 6,000 จูล ซึ่งเทียบเท่ากับปริมาณพลังงานจลน์ที่หินขนาด 1 กิโลกรัมจะมีได้หากคุณทำตกจากที่สูง 612 เมตร (โดยไม่สนใจแรงเสียดทานของอากาศ)

แสงที่เราเห็นเป็นปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานโดยอาศัยการสั่นสะเทือนของแพ็กเก็ตคลื่นที่เรียกว่าโฟตอน นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Max Planck ระบุว่าพลังงานของโฟตอนเป็นสัดส่วนกับความถี่ (f) ซึ่งf มันสั่นสะเทือนและเขาคำนวณค่าคงที่ของสัดส่วน (h) ซึ่งเรียกว่าค่าคงที่ของพลังค์ใน เกียรติ. การแสดงออกของพลังงานของโฟตอนคือดังนี้:

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ อนุภาคของสสารแต่ละอนุภาคมีพลังงานศักย์อยู่ในตัวตามสัดส่วนกับมวลของอนุภาคและกำลังสองของความเร็วแสง (c) นิพจน์ที่เกี่ยวข้องคือ:

การคำนวณของไอน์สไตน์ได้รับการยืนยันจากการพัฒนาระเบิดปรมาณู