Formel für die skalare Arbeit der Kraft unter Berücksichtigung des Winkels zwischen der Richtung der Kraft und der Verschiebung
Arbeit wird verrichtet, wenn eine Kraft einen Körper bewegt. Wenn die Kraft in einem Winkel angewendet wird, wird ihre Projektion auf die Verschiebungsrichtung berücksichtigt. Maximale Arbeit wird bei einem Winkel Alpha von 0 Grad verrichtet, und keine Arbeit bei 90 Grad.
Formel für Leistung als Verhältnis von Arbeit zu einem Zeitintervall
Leistung zeigt, wie schnell Arbeit verrichtet wird. Je größer die Leistung, desto schneller wird die Handlung ausgeführt. Die Maßeinheit ist Watt (W).
Formel für die kinetische Energie eines Körpers in translatorischer Bewegung
Kinetische Energie ist die Bewegungsenergie. Sie hängt von der Masse des Körpers und dem Quadrat seiner Geschwindigkeit ab: Verdoppelt sich die Geschwindigkeit, vervierfacht sich die Energie.
Formel für die potenzielle Energie eines Körpers in einem Gravitationsfeld
Potenzielle Energie entsteht, wenn ein Körper über ein Referenzniveau gehoben wird. Je höher der Körper und je schwerer er ist, desto größer ist seine gespeicherte Energie.
Formel für die gesamte mechanische Energie eines Körpers als Summe von kinetischer und potenzieller Energie
Die gesamte mechanische Energie ist die Summe der Bewegungsenergie (kinetisch) und der Lageenergie (potenziell). Unter idealen Bedingungen (ohne Reibung) bleibt diese Summe konstant: nimmt die eine ab, nimmt die andere zu.
Formel für den Energieerhaltungssatz: Anfangsenergie plus Arbeit der externen Kräfte gleich Endenergie
Energie verschwindet nicht oder entsteht aus dem Nichts – sie wandelt sich von einer Form in eine andere um. In einem geschlossenen System bleibt ihre Gesamtsumme erhalten. Wenn externe Kräfte wirken, wird ihre Arbeit $A_{\text{external}}$ in die Berechnung einbezogen.
Formel für die Erhaltung der gesamten mechanischen Energie in einem idealen System ohne externe Arbeit
Gibt es keine Reibung, Widerstand oder andere Verluste, bleibt die Gesamtenergie erhalten: Was am Anfang war, bleibt auch am Ende. Ein Beispiel ist die Bewegung eines Pendels im Vakuum.
Formel für den Wirkungsgrad als Verhältnis von nützlicher Arbeit zu aufgewendeter Arbeit
Der Wirkungsgrad zeigt, welcher Teil der aufgewendeten Arbeit nützlich war. Der Rest sind Verluste (z.B. durch Erwärmung, Reibung). Je näher der Wirkungsgrad an 1 liegt, desto effizienter ist das System.
Formel für den Wirkungsgrad als Verhältnis von nützlicher Energie zu aufgewendeter Energie
Die Energieform des Wirkungsgrades: zeigt, welcher Bruchteil der gesamten eingebrachten Energie in die gewünschte Ausgabe umgewandelt wurde. Wird zum Beispiel bei Wärmekraftmaschinen oder Elektrogeräten verwendet.