Садржај
Један од основних закона универзума је да се енергија не ствара нити уништава - већ само мења облике. Сходно томе, постоје многе формуле за енергију. Да бисмо разумели како су ове формуле изрази исте ствари, важно је прво разумети шта физичари значе када говоре о енергији. Његов појам је укорењен у концептима класичне физике како их је разјаснио Сир Исаац Невтон.
Формула за енергију кретања је КЕ = .5 × м × в2 где је КЕ кинетичка енергија у џулима, м је маса у килограмима, а в је брзина у метрима у секунди.
Сила и рад
Њутонови три закона кретања представљају основу класичне физике. Први закон дефинише силу као ону која изазива кретање, а други закон повезује силу која делује на објект са убрзањем које пролази. Ако сила (Ф) убрзава тело кроз раздаљину (д), она обавља количину рада (В) једнаку сили помноженој са временом удаљености од фактора који представља угао између њих (θ, грчко слово тхета ). Као математички израз, то значи В = Ф × д × (цос (θ)). Метричке јединице за силу су невтон, оне за растојање су мерачи, а оне за рад су невтон-метри, или џоули. Енергија је способност за обављање посла, а изражава се и у џулима.
Кинетичка и потенцијална енергија
Објект у покрету има своју енергију кретања, која је еквивалентна раду који би био потребан да би се одморио. То се назива његова кинетичка енергија и зависи од квадрата брзине објеката (в) као и од половине његове масе (м). Математички се то изражава као Е (к) = (.5) × м × в2. Објект у мировању у Земљином гравитационом пољу поседује потенцијалну енергију захваљујући својој висини; ако би пало слободно, добило би кинетичку енергију једнаку овој потенцијалној енергији. Потенцијална енергија зависи од масе предмета, његове висине (х) и убрзања захваљујући гравитацији (г). Математички, ово је Е (п) = м • х • г.
Електрична енергија
Израчун енергије у електричним системима зависи од количине струје која пролази кроз проводник (И) у амперима, као и од електричног потенцијала, односно напона (В), који покреће струју, у волтима. Множењем ова два параметра добија се снага електричне енергије (П) у ватовима, а множењем П у времену током кога струја струје (т) у секунди даје количину електричне енергије у систему у џулима. Математички израз за електричну енергију у проводном кругу је Е (е) = П × т = В × И × т. Према тој вези, остављање 100-ватне сијалице која гори током једног минута троши 6000 џулова енергије. То је еквивалентно количини кинетичке енергије коју би стена имала један килограм ако би је бацили са висине од 612 метара (игноришући трење ваздуха).
Неки други облици енергије
Светлост коју видимо је електромагнетна појава која има енергију захваљујући вибрацијама пакета таласа званих фотони. Немачки физичар Мак Планцк утврдио је да је енергија фотона пропорционална фреквенцији (ф) с којом он вибрира, а израчунао је константу пропорционалности (х), коју у његову част назива Планцксова константа. Израз за енергију фотона је, дакле, Е (п) = х × ф. Према Алберт Еинстеинс-овој теорији релативности, свака честица материје има својствену потенцијалну енергију пропорционалну маси честица и квадратури светлости (ц). Релевантан израз је Е (м) = м × ц2. Еинстеинове прорачуне поткријепио је развојем атомске бомбе.