Cum să înțelegeți E = mc2

Într-unul din articolele științifice revoluționare ale lui Albert Einstein publicat în 1905, a fost introdus conceptul de E = mc, unde "E" este energie, "m" este masa și "c" este viteza luminii într-un vid. De atunci, E = mc a devenit una dintre cele mai renumite ecuații din lume. Chiar și oamenii care nu au cunoștințe de fizică au auzit cel puțin despre această ecuație și cunosc influența enormă pe care o are asupra lumii în care trăim. Cu toate acestea, majoritatea oamenilor nu știu exact ce înseamnă. În termeni simpli, ecuația reprezintă echivalența dintre masă și energie - în esență, aceasta indică faptul că ambele sunt doar două forme diferite ale aceluiași lucru. Această ecuație simplă a modificat modul în care ne gândim la energie și ne-a permis să creăm un număr mare de progrese tehnologice.

conținut

Pași
Partea 1Înțelegeți ecuația
Partea 2aplicați ecuația în lumea reală

pași

Partea 1
Înțelegeți ecuația

Imagine intitulată Înțelegere E = mc2 Pasul 1

Definiți variabilele ecuației. Primul pas în înțelegerea oricărei ecuații este de a ști ce înseamnă fiecare variabilă. În acest caz, "E" este energia unui obiect, "m" este masa și "c" este viteza luminii într-un vid.

Viteza luminii ("c") este o constantă în toate cadrele de referință și este de aproximativ 3.00x10 metri pe secundă. În contextul relativității lui Einstein, c funcționează mai mult ca un factor de conversie unitar decât ca o constantă. Prin urmare, acesta este pătrat ca rezultat al analizei dimensionale. Energia măsurată în jouli (sau kg m s), adăugând astfel c se asigură că relația dintre energia și masa este constantă dimensional.

Imaginea intitulată Înțelegere E = mc2 Pasul 2

Înțelege ce înseamnă atunci când vorbești despre energie. Există multe forme de energie, cum ar fi, de exemplu, termice, electrice, chimice, nucleare și multe altele. Energia este transferată între sisteme care dau energie unei persoane și care o ia departe de alta.

Energia nu poate fi creată sau distrusă, ea poate schimba doar forma. De exemplu, cărbunele au o mare cantitate de energie potențială care este transformată în energie termică atunci când este arsă.

Imagine intitulată Înțelegere E = mc2 Pasul 3

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

Există și alte definiții ale masei. Unele sunt "masa invariabilă" și "masa relativistă". Masa invarianta este una care nu se schimba indiferent de cadrul de referinta in care te afli. Pe de altă parte, masa relativistă depinde de viteza obiectului. În ecuația E = mc, "m" reprezintă masa invariantă. Acest lucru este foarte important, deoarece înseamnă că masa nu crește pe măsura creșterii vitezei, contrar credinței populare.

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

Ca energie, masa nu poate fi creată sau distrusă, ea poate schimba doar forma. De exemplu, un cub de gheață se poate topi într-o stare lichidă, dar întotdeauna continuă să aibă aceeași masă în ambele state.

Imagine intitulată Înțelegere E = mc2 Pasul 4

Înțelegeți că masa și energia sunt echivalente. Ecuația afirmă că masa și energia sunt aceleași și indică cât de multă energie este într-o anumită cantitate de masă. Practic, ecuația explică faptul că o cantitate mică de masă este umplută cu o cantitate mare de energie.

Partea 2
Aplicați ecuația în lumea reală

Imaginea intitulată Înțelegerea E = mc2 Pasul 5

Înțelege de unde vine energia utilizabilă. Cea mai mare parte a energiei utilizabile provine din arderea cărbunelui și a gazelor naturale. Arderea acestor substanțe profită de electronii lor de valență (electronii nepartiți în stratul exterior al unui atom) și de legăturile pe care le fac cu alte elemente. Când se adaugă căldură, aceste legături se rupe și se eliberează energie care este utilizată pentru alimentarea comunităților.

Obținerea de energie în acest mod nu este foarte eficientă și este costisitoare pentru mediul înconjurător.

Imaginea intitulată Înțelegerea E = mc2 Pasul 6

Aplicați ecuația Einstein astfel încât conversia energetică să fie mai eficientă. E = mc ne spune că există mult mai multă energie stocată în nucleul unui atom decât în electronii de valență. Energia eliberată prin împărțirea unui atom este mult mai mare decât cea eliberată prin ruperea buclelor de electroni.

Energia nucleară se bazează pe acest principiu. Reactoarele nucleare produc fisiune (împărțirea atomilor) și captează o cantitate mare de energie eliberată.

Imaginea intitulată Înțelegere E = mc2 Pasul 7

Descoperiți tehnologiile posibile datorită ecuației E = mc. Ecuația E = mc a permis crearea a numeroase tehnologii noi și interesante, a căror absență ar fi dificil de imaginat:

Scanările PET folosesc radioactivitatea pentru a vedea în interiorul corpului.

Ecuația a permis dezvoltarea de telecomunicații cu sateliți și exploratori.

Datele cu radiații de carbon utilizează decăderea radioactivă pe baza ecuației pentru a determina vârsta obiectelor vechi.

Energia nucleară oferă surse de energie mult mai curate și mai eficiente pentru societatea noastră.

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit