Evrenin temel yasalarından biri, enerjinin ne yaratıldığı ne de yok edildiğidir - sadece form değiştirir. Sonuç olarak, enerji için birçok formül mevcuttur. Bu formüllerin nasıl aynı şeyin ifadeleri olduğunu anlamak için, önce fizikçilerin enerji hakkında konuşurken ne demek istediklerini anlamak önemlidir. Sir Isaac Newton tarafından açıklandığı şekliyle klasik fizik kavramlarına dayanan bir kavramdır.
Hareket enerjisinin formülü:
KE=0.5\times m\times v^2
burada KE joule cinsinden kinetik enerji, m kilogram cinsinden kütle ve v metre/saniye cinsinden hızdır.
Kuvvet ve İş
Newton'un üç hareket yasası, klasik fiziğin temelini oluşturur. Birinci yasa, kuvveti harekete neden olan şey olarak tanımlar ve ikinci yasa, bir cisme etki eden kuvveti, maruz kaldığı ivme ile ilişkilendirir. Bir kuvvet (F), bir cismi (d) mesafesi kadar hızlandırırsa, kuvvete eşit miktarda iş (W) yapar. uzaklık çarpı aralarındaki açıyı açıklayan bir faktör (θ, Yunan harfi teta). Matematiksel bir ifade olarak, bu şu anlama gelir:
W=Fd\cos{\theta}
Kuvvet için metrik birimler Newton, mesafe için olanlar metre ve iş için olanlar Newton-metre veya joule'dür. Enerji, iş yapma kapasitesidir ve ayrıca joule cinsinden ifade edilir.
Kinetik ve Potansiyel Enerji
Hareket halindeki bir nesne, hareket enerjisine sahiptir, bu da onu durdurmak için gerekli olan işe eşdeğerdir. Buna kinetik enerjisi denir ve cismin hızının (v) karesine ve kütlesinin yarısına (m) bağlıdır. Dünya'nın yerçekimi alanında duran bir nesne, yüksekliği nedeniyle potansiyel enerjiye sahiptir; serbest düşseydi, bu potansiyel enerjiye eşit kinetik enerji kazanırdı. Potansiyel enerji cismin kütlesine, yüksekliğine (h) ve yerçekimi ivmesine (g) bağlıdır. Matematiksel olarak, bu:
PE=mg
Elektrik enerjisi
Elektrik sistemlerinde enerjinin hesaplanması, bir devreden geçen akımın miktarına bağlıdır. amper cinsinden iletken (I) ve ayrıca akımı yönlendiren elektrik potansiyeli veya voltaj (V) üzerinde, volt. Bu iki parametrenin çarpılması, elektriğin gücünü (P) watt olarak verir ve P ile zamanla çarpılır. elektriğin aktığı (t) saniye cinsinden sistemdeki elektrik enerjisi miktarını verir, joule. İletken bir devrede elektrik enerjisinin matematiksel ifadesi şu şekildedir:
E_e=Pt=VIt
Bu ilişkiye göre 100 watt'lık bir ampulü bir dakika boyunca yanmak, 6.000 jul enerji harcar. Bu, 1 kilogramlık bir kayayı 612 metre yükseklikten düşürürseniz (hava sürtünmesini göz ardı ederek) sahip olacağı kinetik enerji miktarına eşdeğerdir.
Diğer Bazı Enerji Formları
Gördüğümüz ışık, foton adı verilen dalga paketlerinin titreşimleri sayesinde enerjisi olan elektromanyetik bir olgudur. Alman fizikçi Max Planck, bir fotonun enerjisinin frekans (f) ile orantılı olduğunu belirledi. titreşir ve planck sabiti olarak adlandırılan orantı sabitini (h) hesapladı. Onur. Bir fotonun enerjisinin ifadesi şu şekildedir:
E_p=hf
Albert Einstein'ın Görelilik Kuramı'na göre, maddenin her parçacığı, parçacığın kütlesi ve ışık hızının (c) karesiyle orantılı olarak içsel potansiyel enerjiye sahiptir. İlgili ifade şudur:
E_m=mc^2
Einstein'ın hesaplamaları atom bombasının geliştirilmesiyle desteklendi.