L'une des lois fondamentales de l'univers, il est que l'énergie est ni créée ni détruite - elle ne change formes. Par conséquent, de nombreuses formules pour l'énergie existent. Afin de comprendre comment ces formules sont des expressions de la même chose, il est important de comprendre d'abord ce que les physiciens veulent dire quand ils parlent de l'énergie. Il est une notion qui a ses racines dans les concepts de la physique classique tel qu'interprété par Sir Isaac Newton.
Active et travail
trois lois du mouvement de Newton constituent la base de la physique classique. La première loi définit la force comme celle qui provoque le mouvement, et la deuxième loi concerne la force agissant sur un objet à l'accélération qu'il subit. Si une force (F) accélère un corps à travers une distance (d), on effectue une somme de travail (W) égale à la force multipliée par la distance fois un facteur qui prend en compte l'angle entre eux (thêta). Comme une expression mathématique, cela signifie W = F • d • (le cosinus de thêta). Les unités métriques pour la force sont newtons, ceux de la distance sont mètres et ceux du travail sont newtons-mètres, ou joules. L'énergie est la capacité de faire le travail, et il est également exprimée en joules.
Énergie cinétique et potentielle
Un objet en mouvement possède son énergie de mouvement, ce qui est équivalent au travail qui serait nécessaire pour l'amener à se reposer. Ceci est appelé son énergie cinétique et elle dépend du carré de la vitesse de l'objet (v) ainsi que la moitié de sa masse (m). Mathématiquement, cela est exprimé en E (k) = 1/2 • m • v • v. Un objet au repos dans le champ gravitationnel de la Terre possède une énergie potentielle en raison de son altitude; si elle devait tomber librement, il gagnerait l'énergie cinétique égale à cette énergie potentielle. L'énergie potentielle dépend de la masse de l'objet, sa hauteur (h) et l'accélération de la pesanteur (g). Mathématiquement, cela est E (p) = m • h • g.
Énergie électrique
Le calcul de l'énergie dans les systèmes électriques dépend de la quantité de courant circulant à travers un conducteur (I) exprimé en ampères, ainsi que sur le potentiel électrique ou une tension (V), conduisant le courant, en volts. La multiplication de ces deux paramètres donne la puissance de l'électricité (P), exprimée en watts, et en multipliant P par la période pendant laquelle le flux d'électricité (t) en secondes donne la quantité d'énergie électrique dans le système, en joules. L'expression mathématique de l'énergie électrique dans un circuit conducteur est E (e) = P • t = V • I • t. Selon cette relation, laissant une ampoule brûler 100 watts pendant une minute dépense 6.000 joules d'énergie. Cela équivaut à la quantité d'énergie cinétique d'un rocher 1 kilogramme aurait si vous laissiez tomber d'une hauteur de 612 mètres (en ignorant la friction de l'air).
Certaines autres formes d'énergie
La lumière que nous voyons est un phénomène électromagnétique qui a une énergie en raison des vibrations de paquets d'ondes appelés photons. physicien allemand Max Planck a déterminé que l'énergie d'un photon est proportionnelle à la fréquence (f) avec laquelle il vibre, et il a calculé la constante de proportionnalité (h), qui est appelé Plank Constant en son honneur. L'expression de l'énergie d'un photon est donc E (p) = h • f. Selon la théorie d'Albert Einstein de la relativité, chaque particule de matière a inhérente proportionnelle d'énergie potentielle à la masse de la particule et le carré de la vitesse de la lumière (c). L'expression pertinente est E (m) = m • c ^ 2. Les calculs d'Einstein ont été corroborées par le développement de la bombe atomique.