Isi
Salah satu hukum dasar alam semesta adalah bahwa energi tidak diciptakan atau dihancurkan - ia hanya berubah bentuk. Akibatnya, banyak formula untuk energi ada. Untuk memahami bagaimana rumus-rumus ini adalah ekspresi dari hal yang sama, penting untuk terlebih dahulu memahami apa yang dimaksud fisikawan ketika mereka berbicara tentang energi. Gagasannya berakar pada konsep fisika klasik sebagaimana dijelaskan oleh Sir Isaac Newton.
Rumus untuk energi gerak adalah KE = .5 × m × v2 di mana KE adalah energi kinetik dalam joule, m adalah massa dalam kilogram dan v adalah kecepatan dalam meter per detik.
Kekuatan dan Pekerjaan
Newton tiga hukum gerak membentuk dasar untuk fisika klasik. Hukum pertama mendefinisikan kekuatan sebagai yang menyebabkan gerakan, dan hukum kedua menghubungkan gaya yang bekerja pada suatu objek dengan akselerasi yang dialaminya. Jika gaya (F) mempercepat benda melalui jarak (d), ia melakukan sejumlah pekerjaan (W) yang sama dengan gaya yang dikalikan dengan jarak kali faktor yang menyumbang sudut di antara mereka (θ, huruf Yunani theta ). Sebagai ekspresi matematis, ini berarti W = F × d × (cos (θ)). Unit metrik untuk gaya adalah newton, yang untuk jarak adalah meter dan yang untuk pekerjaan adalah newton-meter, atau joule. Energi adalah kapasitas untuk melakukan pekerjaan, dan juga dinyatakan dalam joule.
Energi Kinetik dan Potensial
Sebuah objek yang bergerak memiliki energi geraknya, yang setara dengan pekerjaan yang diperlukan untuk membuatnya beristirahat. Ini disebut energi kinetiknya, dan ia bergantung pada kuadrat kecepatan objek (v) dan juga setengah dari massanya (m). Secara matematis, ini dinyatakan sebagai E (k) = (.5) × m × v2. Sebuah objek yang diam di medan gravitasi Bumi memiliki energi potensial berdasarkan ketinggiannya; jika jatuh bebas, itu akan mendapatkan energi kinetik yang sama dengan energi potensial ini. Energi potensial bergantung pada massa benda, tingginya (h) dan akselerasi karena gravitasi (g). Secara matematis, ini adalah E (p) = m • h • g.
Energi listrik
Perhitungan energi dalam sistem kelistrikan tergantung pada jumlah arus yang mengalir melalui konduktor (I) dalam ampere, serta pada potensial listrik, atau tegangan (V), penggerak arus, dalam volt. Mengalikan dua parameter ini memberikan kekuatan listrik (P) dalam watt, dan mengalikan P pada saat di mana listrik mengalir (t) dalam hitungan detik memberikan jumlah energi listrik dalam sistem, dalam joule. Ekspresi matematis untuk energi listrik dalam rangkaian konduktor adalah E (e) = P × t = V × I × t. Menurut hubungan ini, membiarkan bola lampu 100 watt menyala selama satu menit menghabiskan 6.000 joule energi. Ini setara dengan jumlah energi kinetik yang dimiliki batu 1 kilogram jika Anda menjatuhkannya dari ketinggian 612 meter (mengabaikan gesekan udara).
Beberapa Bentuk Energi Lainnya
Cahaya yang kita lihat adalah fenomena elektromagnetik yang memiliki energi berdasarkan getaran paket gelombang yang disebut foton. Fisikawan Jerman Max Planck menentukan bahwa energi foton sebanding dengan frekuensi (f) yang bergetar, dan ia menghitung konstanta proporsionalitas (h), yang disebut konstanta Planck untuk menghormatinya. Ekspresi untuk energi foton dengan demikian E (p) = h × f. Menurut Teori Teori Relativitas Albert Einstein, setiap partikel materi memiliki energi potensial inheren yang sebanding dengan massa partikel dan kuadrat kecepatan cahaya (c). Ekspresi yang relevan adalah E (m) = m × c2. Perhitungan Einstein dikuatkan oleh pengembangan bom atom.