Een van de fundamentele wetten van het universum is dat energie niet wordt gemaakt of vernietigd - het verandert alleen maar van vorm. Daarom bestaan ​​er vele formules voor energie. Om te begrijpen hoe deze formules uitdrukkingen van hetzelfde zijn, is het belangrijk om eerst te begrijpen wat natuurkundigen bedoelen als ze over energie praten. Het is een idee dat is gebaseerd op de concepten van de klassieke fysica zoals toegelicht door Sir Isaac Newton.

De formule voor de energie van beweging is KE = .5 × m × v ^{2 waarbij KE kinetische energie is in joules , m is massa in kilogram en v is snelheid in meter per seconde.}

Force en werk

Newton's drie bewegingswetten vormen de basis voor de klassieke natuurkunde. De eerste wet definieert kracht als die welke beweging veroorzaakt, en de tweede wet relateert de kracht die op een object inwerkt op de versnelling die het ondergaat. Als een kracht (F) een lichaam versnelt over een afstand (d), doet het een hoeveelheid werk (W) gelijk aan de kracht vermenigvuldigd met de afstand maal een factor die rekening houdt met de hoek daartussen (θ, de Griekse letter theta ). Als een wiskundige uitdrukking betekent dit W = F x d x (cos (θ)). De metrische eenheden voor kracht zijn newtons, die voor afstand zijn meters en die voor werk zijn newton-meters, of joules. Energie is het vermogen om werk te doen, en het komt ook tot uiting in joules.

Kinetische en potentiële energie

Een bewegend object heeft zijn bewegingsenergie, wat gelijk is aan het werk dat zou verplicht zijn om het tot rust te brengen. Dit wordt zijn kinetische energie genoemd en het is afhankelijk van het kwadraat van de snelheid van het object (v) evenals de helft van zijn massa (m). Wiskundig wordt dit uitgedrukt als E (k) = (.5) × m × v ^{2. Een object in rust in het zwaartekrachtveld van de aarde bezit potentiële energie op grond van zijn hoogte; als het vrij zou vallen, zou het kinetische energie krijgen die gelijk is aan deze potentiële energie. Potentiële energie is afhankelijk van de massa van het object, de hoogte (h) en de versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g). Wiskundig gezien is dit E (p) = m • h • g.}

Elektrische energie

De berekening van energie in elektrische systemen is afhankelijk van de hoeveelheid stroom die door een geleider (I) stroomt in ampère, evenals op de elektrische potentiaal, of spanning (V), die de stroom aanstuurt, in volt. Door deze twee parameters te vermenigvuldigen, krijgt de elektriciteit (P) een vermogen van watt en vermenigvuldigt u P met de tijd gedurende welke de elektriciteitsstroom (t) in seconden de hoeveelheid elektrische energie in het systeem aangeeft, in joules. De wiskundige uitdrukking voor elektrische energie in een geleidende schakeling is E (e) = P × t = V × I × t. Volgens deze relatie kost het verlaten van een 100-watt gloeilamp gedurende één minuut 6000 joules energie. Dit komt overeen met de hoeveelheid kinetische energie die een rots van 1 kilogram zou hebben als je deze zou laten vallen vanaf een hoogte van 612 meter (zonder luchtwrijving).

Enkele andere energievormen

het licht dat we zien is een elektromagnetisch fenomeen dat energie heeft dankzij de trillingen van pakketten met golven die fotonen worden genoemd. De Duitse natuurkundige Max Planck bepaalde dat de energie van een foton evenredig is aan de frequentie (f) waarmee hij trilt, en berekende de constante van proportionaliteit (h), die de constante van Planck wordt genoemd ter ere van hem. De uitdrukking voor de energie van een foton is dus E (p) = h × f. Volgens de relativiteitstheorie van Albert Einstein heeft elk deeltje materie inherente potentiële energie evenredig met de massa van het deeltje en het kwadraat van de snelheid van het licht (c). De relevante uitdrukking is E (m) = m × c ^{2. De berekeningen van Einstein werden bevestigd door de ontwikkeling van de atoombom.}