Înțelegeți E = mc2

Într-unul dintre articolele științifice revoluționare ale lui Albert Einstein, publicat în 1905, formula E = mc²

conținut

Pași
Partea 1Înțelegeți ecuația
Partea 2aplicarea ecuației în lumea reală

introdus unde E este energia, m masa și c este viteza luminii într-un vid. De atunci, E = mc² deveniți una dintre cele mai renumite comparații din lume. Chiar și persoanele care nu au experiență în fizică, cel puțin auzit din ecuație și sunt conștienți de influența miraculoase asupra lumii în care trăim. Cu toate acestea, majoritatea oamenilor nu știu exact ce înseamnă compararea. În termeni simpli, ecuația care reprezintă raportul dintre energia în raport cu solul: în esență, energia și materia nu mai mult de două forme diferite de același lucru. Această comparație relativ simplă a schimbat modul în care ne gândim la energie și ne oferă numeroase dezvoltări tehnologice.

pași

Partea 1
Înțelegeți ecuația

Imagine intitulată Înțelegere E = mc2 Pasul 1

Semnificația variabilelor ecuației. Primul pas în înțelegerea unei ecuații este cunoașterea a ceea ce înseamnă fiecare variabilă. În acest caz, E reprezintă energia unui obiect în stare de repaus, m reprezintă masa obiectului și c pentru viteza luminii într-un vid.

Viteza luminii (c) este constantă în toate cadrele de referință și este aproximativ egală cu 3,00x10⁸ metri pe secundă. În contextul teoriei relativității lui Einstein, c² mai mult ca o conversie unitară decât ca o constantă. Ca atare, este pătrat ca rezultat al analizei dimensiunilor - energia este măsurată în jouli sau kg m² s^-2, și așa va adăuga c² asigurați-vă că relația dintre energie și masă este conformă dimensional.

Imaginea intitulată Înțelegere E = mc2 Pasul 2

Înțelegeți ce se înțelege prin energie. Există multe forme diferite de energie, inclusiv energia termică, electrică, chimică și nucleară. Energia este transferată între sisteme, prin care un sistem primește energie care este preluată din alte sisteme.

Energia nu poate fi făcută sau distrusă, ea poate lua doar o altă formă. De exemplu, cărbunele au o mare cantitate de energie potențială care se transformă în energie termică atunci când este arsă.

Imagine intitulată Înțelegere E = mc2 Pasul 3

Definiți ce înseamnă masa. Masa este în general definită ca cantitatea de materie dintr-un obiect.

Există și alte câteva definiții ale masei. Există un fel de "masă invariabilă" și "masă relativistă". Masa invarianta este masa care ramane neschimbata, indiferent de cadrul de referinta. Masa relativistă, pe de altă parte, depinde de viteza obiectului. În ecuația E = mc², m se referă la masa invariantă. Acest lucru este foarte important, pentru că aceasta înseamnă că sunteți în masă nu crește dacă te miști mai repede, contrar a ceea ce gândești adesea.

Este important să înțelegeți că masa și greutatea sunt diferite. Greutatea este gravitatea pe care o trăiește un obiect, în timp ce masa este cantitatea de materie din acel obiect. Masa se poate schimba numai dacă obiectul este modificat fizic, în timp ce greutatea depinde de gravitatea mediului obiectului. Masa este măsurată în kilograme (kg), în timp ce greutatea este măsurată în Newton (N).

Ca și energia, masa nu poate fi făcută sau distrusă, dar poate schimba forma. De exemplu, un cub de gheata se poate topi si poate deveni lichid, dar are aceeasi masa in ambele stari.

Imagine intitulată Înțelegere E = mc2 Pasul 4

Stabiliți că masa și energia sunt egale. Ecuația afirmă că masa și energia sunt aceleași și indică cât de multă energie este prezentă într-o anumită cantitate de masă. În esență, ecuația indică faptul că o cantitate mică de masă conține o cantitate mare de energie.

Partea 2
Aplicarea ecuației în lumea reală

Imaginea intitulată Înțelegerea E = mc2 Pasul 5

Înțelegeți unde provine energia utilizabilă. Majoritatea energiei consumabile se eliberează atunci când ard cărbuni și gaze naturale. Prin arderea acestor substanțe, se face uz de electroni disponibile de valență (electroni nepereche în învelișul exterior al unui atom), precum și legăturile pe care le fac cu alte elemente. Când se adaugă căldură, aceste legături se rupe și se eliberează energie care este folosită pentru a furniza energie societății noastre.

Obținerea de energie în acest mod nu este foarte eficientă și este în detrimentul mediului.

Imaginea intitulată Înțelegere E = mc2 Pasul 6

Aplicați ecuația lui Einstein pentru a face conversia energetică mai eficientă. E = mc² ne spune că mai multă energie este stocată în nucleul unui atom decât în electronii de valență. Energia care este eliberată de divizarea unui atom este mult mai mare decât cea a ruperii legăturilor de electroni.

Energia nucleară se bazează pe acest principiu. În reactoarele nucleare, fisiunea nucleară (împărțirea atomilor) poate avea loc și cantitatea enormă de energie care este eliberată poate fi stocată.

Imaginea intitulată Înțelegerea E = mc2 Pasul 7

Descoperiți tehnologiile care au fost posibile prin E = mc². E = mc² a făcut posibilă dezvoltarea multor tehnologii noi și interesante, iar unele dintre ele sunt indispensabile din viața noastră:

Scanările PET folosesc radioactivitatea pentru a examina corpul.

Comparația a permis dezvoltarea telecomunicațiilor cu sateliți și hoți.

Datele C14 utilizează decăderea radioactivă bazată pe această ecuație pentru a determina vârsta obiectelor foarte vechi.

Energia nucleară oferă societății noastre o sursă de energie mai curată și mai eficientă.

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit