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宇宙の基本的な法則の1つは、エネルギーは作成も破壊もされず、フォームを変更するだけであるということです。その結果、エネルギーの多くの公式が存在します。これらの式が同じものの表現である方法を理解するために、物理学者がエネルギーについて話すときの意味を最初に理解することが重要です。その概念は、アイザック・ニュートンirによって解明された古典物理学の概念に根ざしています。
運動エネルギーの式は、KE = .5×m×v2 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。
力と仕事
ニュートンの運動の3つの法則は、古典物理学の基礎を形成しています。最初の法則は、運動を引き起こす力として力を定義し、2番目の法則は、オブジェクトに作用する力を、それが受ける加速度に関連付けます。力(F)が距離(d)だけ物体を加速する場合、力に距離を掛けたものに等しい仕事量(W)をかけ、それらの間の角度(θ、ギリシャ文字のシータ) )。数式として、これはW = F×d×(cos(θ))を意味します。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、ジュールで表現されます。
運動エネルギーと位置エネルギー
動いている物体は、その運動エネルギーを持っています。これは、休息させるために必要な仕事と同等です。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。数学的には、これはE(k)=(.5)×m×vで表されます。2。地球の重力場で静止している物体は、その高度によってポテンシャルエネルギーを持っています。自由に落下すると、このポテンシャルエネルギーに等しい運動エネルギーが得られます。ポテンシャルエネルギーは、物体の質量、その高さ(h)、重力による加速度(g)に依存します。数学的には、これはE(p)= m•h•gです。
電気エネルギー
電気システムのエネルギーの計算は、アンペア単位の導体を流れる電流量(I)、および電流を駆動する電位(電圧(V)、ボルト単位)に依存します。これらの2つのパラメーターを乗算すると、電気の電力(P)がワット単位で得られ、Pに電気が流れる時間(t)を秒単位で乗算すると、システム内の電気エネルギー量がジュール単位で得られます。導電性回路の電気エネルギーの数式は、E(e)= P×t = V×I×tです。この関係によると、100ワットの電球を1分間燃やすと、6,000ジュールのエネルギーが消費されます。これは、612メートルの高さから落とすと1キログラムの岩が持つ運動エネルギーの量に相当します(空気の摩擦は無視します)。
エネルギーの他の形態
私たちが見る光は、光子と呼ばれる波のパケット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。したがって、光子のエネルギーの表現はE(p)= h×fです。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、粒子の質量と光の速度の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)。関連する式はE(m)= m×cです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。