![[Énergie - Épisode 19] Utilisation de la formule de calcul de l’énergie (3ème)](https://i.ytimg.com/vi/obs2UfiwAtw/hqdefault.jpg)
Conţinut
Una dintre legile fundamentale ale universului este aceea că energia nu este nici creată, nici distrusă - ci doar schimbă formele. În consecință, există multe formule pentru energie. Pentru a înțelege modul în care aceste formule sunt expresii ale aceluiași lucru, este important să înțelegem mai întâi ce înseamnă fizicienii atunci când vorbesc despre energie. Este o noțiune înrădăcinată în conceptele fizicii clasice, așa cum a fost elucidată de Sir Isaac Newton.
Formula pentru energia mișcării este KE = .5 × m × v2 unde KE este energie cinetică în jouli, m este masa în kilograme și v este viteza în metri pe secundă.
Forța și munca
Newtons trei legi ale mișcării stau la baza fizicii clasice. Prima lege definește forța ca cea care provoacă mișcare, iar cea de-a doua legă forța care acționează asupra unui obiect la accelerația pe care o suportă. Dacă o forță (F) accelerează un corp printr-o distanță (d), ea face o cantitate de muncă (W) egală cu forța înmulțită cu distanțele de timp distanță un factor care ține cont de unghiul dintre ele (θ, litera greacă theta ). Ca expresie matematică, aceasta înseamnă W = F × d × (cos (θ)). Unitățile metrice pentru forță sunt newton-uri, cele pentru distanță sunt metri și cele pentru lucru sunt newton-metri sau joules. Energia este capacitatea de a lucra și este exprimată și în jouli.
Energie cinetică și potențială
Un obiect în mișcare își posedă energia de mișcare, care este echivalentă cu munca care ar fi necesară pentru a-l aduce în repaus. Aceasta se numește energia sa cinetică și depinde de pătratul vitezei (v) al obiectelor, precum și de o jumătate din masa sa (m). Matematic, aceasta este exprimată ca E (k) = (.5) × m × v2. Un obiect în repaus în Pământ gravitațional Pământul posedă energie potențială în virtutea altitudinii sale; dacă ar cădea liber, ar câștiga energie cinetică egală cu această energie potențială. Energia potențială depinde de masa obiectelor, de înălțimea sa (h) și de accelerația datorată gravitației (g). Matematic, acesta este E (p) = m • h • g.
Energie electrica
Calculul energiei în sistemele electrice depinde de cantitatea de curent care circulă printr-un conductor (I) în ampere, precum și de potențialul electric, sau tensiunea (V), care conduce curentul, în volți. Înmulțirea acestor doi parametri oferă puterea energiei electrice (P) în wați, iar înmulțirea P în timpul în care curentul electric (t) în secunde dă cantitatea de energie electrică în sistem, în joule. Expresia matematică pentru energia electrică într-un circuit de conducere este E (e) = P × t = V × I × t. Conform acestei relații, lăsarea unei becuri de 100 de wați arzând timp de un minut cheltuie 6.000 de joule de energie. Aceasta este echivalentă cu cantitatea de energie cinetică pe care o ar avea o rocă de 1 kilogram dacă o aruncați de la o înălțime de 612 metri (ignorând frecarea aerului).
Unele alte forme de energie
Lumina pe care o vedem este un fenomen electromagnetic care are energie în virtutea vibrațiilor pachetelor de unde numite fotoni. Fizicianul german Max Planck a stabilit că energia unui foton este proporțională cu frecvența (f) cu care vibrează, iar el a calculat constanta de proporționalitate (h), care este numită constantă Plancks în onoarea sa. Expresia pentru energia unui foton este astfel E (p) = h × f. Conform teoriei relativității lui Albert Einsteins, fiecare particulă de materie are o energie potențială inerentă proporțională cu masa particulelor și pătratul vitezei luminii (c). Expresia relevantă este E (m) = m × c2. Calculele Einsteins au fost coroborate prin dezvoltarea bombei atomice.