Una delle leggi fondamentali dell'universo è che l'energia non è né creata né distrutta - cambia solo le forme. Di conseguenza, esistono molte formule per l'energia. Per capire come queste formule sono espressioni della stessa cosa, è importante capire prima cosa significano i fisici quando parlano di energia. È una nozione radicata nei concetti della fisica classica come chiarito da Sir Isaac Newton.

La formula per l'energia del movimento è KE \u003d .5 × m × v ^{2 dove KE è energia cinetica in joule , m è la massa in chilogrammi e v è la velocità in metri al secondo.
Forza e lavoro}

Le tre leggi del moto di Newton formano la base per la fisica classica. La prima legge definisce la forza come ciò che provoca il moto, e la seconda legge mette in relazione la forza che agisce su un oggetto con l'accelerazione a cui è sottoposta. Se una forza (F) accelera un corpo attraverso una distanza (d), fa una quantità di lavoro (W) pari alla forza moltiplicata per la distanza moltiplicata per un fattore che tiene conto dell'angolo tra loro (θ, la lettera greca theta ). Come espressione matematica, questo significa W \u003d F × d × (cos (θ)). Le unità metriche per la forza sono newton, quelle per la distanza sono metri e quelle per il lavoro sono newton metri o joule. L'energia è la capacità di fare il lavoro, ed è anche espressa in joule.
Energia cinetica e potenziale

Un oggetto in movimento possiede la sua energia di movimento, che è equivalente al lavoro che sarebbe necessario per portalo a riposo. Questa è chiamata la sua energia cinetica ed è dipendente dal quadrato della velocità dell'oggetto (v) e da metà della sua massa (m). Matematicamente, questo è espresso come E (k) \u003d (.5) × m × v ^{2. Un oggetto a riposo nel campo gravitazionale terrestre possiede energia potenziale in virtù della sua altitudine; se cadesse liberamente, otterrebbe un'energia cinetica pari a questa energia potenziale. L'energia potenziale dipende dalla massa dell'oggetto, dalla sua altezza (h) e dall'accelerazione dovuta alla gravità (g). Matematicamente, questo è E (p) \u003d m • h • g.
Energia elettrica}

Il calcolo dell'energia nei sistemi elettrici dipende dalla quantità di corrente che fluisce attraverso un conduttore (I) in ampere, come così come sul potenziale elettrico, o tensione (V), che guida la corrente, in volt. Moltiplicando questi due parametri si ottiene la potenza dell'elettricità (P) in watt, e moltiplicando P per il tempo durante il quale l'elettricità scorre (t) in secondi si ottiene la quantità di energia elettrica nel sistema, in joule. L'espressione matematica per l'energia elettrica in un circuito conduttore è E (e) \u003d P × t \u003d V × I × t. Secondo questa relazione, lasciare una lampadina da 100 watt che brucia per un minuto consuma 6.000 joule di energia. Ciò equivale alla quantità di energia cinetica che una roccia di 1 chilogrammo avrebbe se la lasci cadere da un'altezza di 612 metri (ignorando l'attrito dell'aria).
Alcune altre forme di energia

La luce che vediamo è un fenomeno elettromagnetico che ha energia in virtù delle vibrazioni di pacchetti di onde chiamate fotoni. Il fisico tedesco Max Planck ha determinato che l'energia di un fotone è proporzionale alla frequenza (f) con cui vibra, e ha calcolato la costante di proporzionalità (h), che è chiamata la costante di Planck in suo onore. L'espressione per l'energia di un fotone è quindi E (p) \u003d h × f. Secondo la teoria della relatività di Albert Einstein, ogni particella di materia ha un'energia potenziale intrinseca proporzionale alla massa della particella e al quadrato della velocità della luce (c). L'espressione pertinente è E (m) \u003d m × c ^{2. I calcoli di Einstein furono confermati dallo sviluppo della bomba atomica.}