สูตรพลังงานคืออะไร?

เนื้อหา

• กำลังและการทำงาน
• พลังงานจลน์และศักยภาพ
• พลังงานไฟฟ้า
• พลังงานรูปแบบอื่น ๆ

กฎพื้นฐานข้อหนึ่งของเอกภพคือพลังงานนั้นไม่ได้ถูกสร้างหรือทำลาย - มันเปลี่ยนแปลงรูปแบบเท่านั้น ดังนั้นสูตรพลังงานจำนวนมากจึงมีอยู่ เพื่อที่จะเข้าใจว่าสูตรเหล่านี้มีการแสดงออกในสิ่งเดียวกันอย่างไรสิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจก่อนว่านักฟิสิกส์หมายถึงอะไรเมื่อพวกเขาพูดถึงพลังงาน มันเป็นความคิดที่หยั่งรากอยู่ในแนวคิดของฟิสิกส์คลาสสิกตามที่อธิบายโดย Sir Isaac Newton

สูตรพลังงานของการเคลื่อนที่คือ KE = .5 × m × v² ที่ KE คือพลังงานจลน์ในจูล, m คือมวลเป็นกิโลกรัมและ v คือความเร็วเป็นเมตรต่อวินาที

กำลังและการทำงาน

กฎการเคลื่อนที่สามข้อของนิวตันเป็นพื้นฐานสำหรับฟิสิกส์คลาสสิก กฎข้อแรกกำหนดแรงที่ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวและกฎข้อที่สองเกี่ยวข้องกับแรงที่กระทำกับวัตถุเพื่อความเร่งที่เกิดขึ้น ถ้าแรง (F) เร่งร่างกายผ่านระยะทาง (d), มันจะทำงานเป็นจำนวน (W) เท่ากับแรงคูณด้วยระยะทางคูณด้วยปัจจัยคูณกับมุมระหว่างมัน (θ, ตัวอักษรกรีก theta ) ในฐานะที่เป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์หมายถึง W = F × d × (cos (()) หน่วยเมตริกสำหรับแรงคือนิวตันสำหรับระยะทางคือเมตรและสำหรับการทำงานเป็นนิวตันเมตรหรือจูล พลังงานคือความสามารถในการทำงานและยังแสดงเป็นจูล

พลังงานจลน์และศักยภาพ

วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่มีพลังงานในการเคลื่อนไหวซึ่งเท่ากับงานที่จะต้องทำให้มันพัก สิ่งนี้เรียกว่าพลังงานจลน์ของมันและมันขึ้นอยู่กับกำลังสองของวัตถุความเร็ว (v) เช่นเดียวกับครึ่งหนึ่งของมวล (m) ในทางคณิตศาสตร์นี่แสดงเป็น E (k) = (.5) × m × v². วัตถุที่เหลือในสนามแรงโน้มถ่วงของโลกมีพลังงานศักย์โดยอาศัยความสูงของมัน ถ้ามันตกอย่างอิสระมันจะได้พลังงานจลน์เท่ากับพลังงานศักย์นี้ พลังงานที่มีศักยภาพขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุความสูง (h) และความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) ศาสตร์นี่คือ E (p) = m • h • g

พลังงานไฟฟ้า

การคำนวณพลังงานในระบบไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำ (I) เป็นแอมแปร์รวมถึงศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้า (V) ขับกระแสไฟฟ้าเป็นโวลต์ การคูณพารามิเตอร์ทั้งสองนี้จะให้พลังงานของไฟฟ้า (P) เป็นวัตต์และคูณ P ด้วยเวลาที่กระแสไฟฟ้าไหล (t) ในไม่กี่วินาทีจะให้ปริมาณพลังงานไฟฟ้าในระบบเป็นจูล การแสดงออกทางคณิตศาสตร์สำหรับพลังงานไฟฟ้าในวงจรนำไฟฟ้าคือ E (e) = P × t = V × I × t จากความสัมพันธ์นี้การทิ้งหลอดไฟ 100 วัตต์ไว้หนึ่งนาทีจะทำให้พลังงาน 6,000 จูล นี่เท่ากับปริมาณพลังงานจลน์ที่หินขนาด 1 กิโลกรัมจะมีหากคุณทิ้งมันลงจากความสูง 612 เมตร (โดยไม่สนใจความเสียดทานของอากาศ)

พลังงานรูปแบบอื่น ๆ

แสงที่เราเห็นเป็นปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานโดยอาศัยการสั่นสะเทือนของคลื่นที่เรียกว่าโฟตอน Max Planck นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันได้พิจารณาแล้วว่าพลังงานของโฟตอนนั้นแปรผันตามความถี่ (f) ที่มันสั่นสะเทือนและเขาคำนวณค่าคงที่ของสัดส่วน (h) ซึ่งเรียกว่าค่าคงที่พลังค์ในเกียรติของเขา การแสดงออกของพลังงานของโฟตอนคือ E (p) = h × f ตามทฤษฎีของอัลเบิร์ตไอน์สไตน์ทฤษฎีสัมพัทธภาพอนุภาคของสสารแต่ละชนิดมีพลังงานศักย์เป็นสัดส่วนกับมวลอนุภาคและกำลังสองของความเร็วแสง (c) นิพจน์ที่เกี่ยวข้องคือ E (m) = m × c². การคำนวณไอน์สไตน์ถูกยืนยันโดยการพัฒนาของระเบิดปรมาณู