宇宙の基本法則の 1 つは、エネルギーは生成も破壊もされず、形を変えるだけであるというものです。したがって、エネルギーには多くの式が存在します。これらの式がどのように同じものの表現であるかを理解するには、物理学者がエネルギーについて話すときに何を意味するかを最初に理解することが重要です。これは、アイザック ニュートン卿によって解明された古典物理学の概念に根ざした概念です。
運動エネルギーの式は次のとおりです。
KE=0.5\times m\times v^2ここで、KE はジュール単位の運動エネルギー、m はキログラム単位の質量、v はメートル/秒単位の速度です。
力と働き
ニュートンの 3 つの運動法則は、古典物理学の基礎となっています。最初の法則は力を運動を引き起こすものとして定義し、2 番目の法則は物体に作用する力をその物体が受ける加速度に関連付けます。力 (F) が物体を距離 (d) だけ加速する場合、力に距離を乗じて、それらの間の角度 (θ、ギリシャ文字のシータ) を掛けた値に等しい仕事 (W) を行います）。数式として、これは次のことを意味します:
W=Fd\cos{\theta}力のメートル単位はニュートン、距離のメートル単位はメートル、仕事のメートル単位はニュートンメートルまたはジュールです。エネルギーは仕事をする能力であり、ジュールでも表されます。
運動エネルギーと位置エネルギー
動いている物体は、静止するのに必要な仕事に相当する運動エネルギーを持っています。これは運動エネルギーと呼ばれ、物体の速度 (v) の 2 乗と質量 (m) の半分に依存します。地球の重力場で静止している物体は、その高度によって位置エネルギーを持っています。自由落下すると、この位置エネルギーに等しい運動エネルギーを獲得します。位置エネルギーは、物体の質量、高さ (h)、および重力による加速度 (g) に依存します。数学的には、これは:
PE=mgh 電気エネルギー
電気システムにおけるエネルギーの計算は、導体を流れる電流量 (I) (アンペア) と、電流を駆動する電位 (ボルト) (ボルト) に依存します。これらの 2 つのパラメーターを掛けると、電気の電力 (P) がワットで得られ、P に電気が流れる時間 (t) を秒で掛けると、システム内の電気エネルギーの量 (ジュール) が得られます。導電回路の電気エネルギーの数式は次のとおりです:
E_e=Pt=VItこの関係によると、100 ワットの電球を 1 分間点灯させたままにすると、6,000 ジュールのエネルギーが消費されます。これは、1 キログラムの岩石を 612 メートルの高さから落とした場合の運動エネルギーに相当します (空気摩擦を無視します)。
その他のエネルギー形態
私たちが目にする光は、光子と呼ばれる波の束の振動によってエネルギーを持つ電磁現象です。ドイツの物理学者マックス プランクは、光子のエネルギーが振動する周波数 (f) に比例すると判断し、比例定数 (h) を計算しました。これは彼にちなんでプランク定数と呼ばれています。したがって、光子のエネルギーの式は次のとおりです。
E_p=hfアルバート アインシュタインの相対性理論によると、物質の各粒子は、粒子の質量と光速の 2 乗に比例する固有のポテンシャル エネルギーを持っています (c)。関連する表現は次のとおりです:
E_m=mc^2アインシュタインの計算は、原子爆弾の開発によって裏付けられました。
