gtemata.com

Cum să înțelegeți E = mc2

Într-unul din articolele științifice revoluționare publicate de Albert Einstein în 1905, a fost prezentată formula E = mc2

, unde "și" indică energia, "m" masa e "c" viteza luminii în vid. De atunci E = mc2 a devenit una dintre cele mai renumite ecuații din lume. Chiar și cei care nu cunosc fizica știu această ecuație și sunt conștienți de influența sa prodigioasă asupra lumii în care trăim. Cu toate acestea, majoritatea oamenilor nu înțeleg sensul. În termeni simpli, această ecuație descrie relația dintre energie și materie, făcându-ne în esență să deducem că energia și materia sunt interschimbabile. Această ecuație aparent simplă a schimbat pentru totdeauna modul în care privim energia, oferind baza pentru multe dintre tehnologiile avansate pe care le avem în prezent.

paşi

Partea 1

Înțelegerea ecuației
1
Definim variabilele prezente în ecuație. Primul pas în înțelegerea semnificației oricărei ecuații este de a înțelege ce reprezintă fiecare variabilă implicată. În cazul nostru E reprezintă energia, m masa și c viteza luminii.
  • Viteza luminii, c, este în mod normal înțeleasă ca o constantă care presupune o valoare de 3.00x108 metri pe secundă. Ecuația este pătrată, bazată pe următoarea proprietate energetică principală: pentru a se deplasa de două ori la viteza altui, un obiect trebuie să utilizeze energia cvadruplă. Viteza luminii este folosită ca o constantă deoarece transformarea masei unui obiect în energie pură se va mișca la viteza luminii.
  • 2
    Înțelegeți ce se înțelege prin energie. În natură există multe forme de energie: termică, electrică, chimică, nucleară și multe altele. Energia este transferată între sisteme, adică este alimentată de un sistem care, la rândul său, îl ia de la altul. Unitatea de energie este jououl (J).
  • Energia nu poate fi creată sau distrusă, ea poate fi transformată. De exemplu, cărbunele posedă o cantitate semnificativă de energie care se eliberează sub formă de căldură atunci când este arsă.
  • 3
    Definim semnificația masei. Masa este în general definită ca cantitatea de materie conținută într-un obiect.
  • Există și alte definiții de masă, cum ar fi "masa invariantă" și "relativistă". Prima este masa care rămâne neschimbată, indiferent de cadrul de referință pe care-l folosim - 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 masa nu crește cu viteză, contrar credinței populare.
  • Este important să înțelegeți că masa și greutatea unui obiect sunt două cantități fizice diferite. Greutatea este dată de forța gravitației exercitate asupra obiectului, în timp ce masa este cantitatea de materie prezentă în obiect. Masa poate fi modificată numai prin modificarea fizică a obiectului, în timp ce greutatea variază odată cu variația forței de gravitație exercitată asupra obiectului. Masa este măsurată în kilograme (kg), în timp ce greutatea este măsurată în newtoni (N).
  • Ca și în cazul energiei, masa nu poate fi creată sau distrusă, ci transformată. De exemplu, un cub de gheață se poate topi și devine lichid, dar masa va rămâne întotdeauna aceeași.
  • 4


    Înțelegeți cu desăvârșire că energia și masa sunt echivalente. Ecuația în cauză afirmă în mod clar că masa și energia reprezintă același lucru și că este de asemenea capabil să ne ofere cantitatea exactă de energie conținută într-o anumită masă. Practic, formula lui Einstein indică faptul că o cantitate mică de masă conține în ea o mare cantitate de energie.

    • Partea 2

    Aplicații ale ecuației în lumea reală
    1
    Înțelegeți unde provine energia pe care o folosim în fiecare zi. Cele mai multe forme de energie consumate în lumea reală provin din arderea cărbunelui și a gazelor naturale. Aceste substanțe, prin ardere, profită de electronii lor de valență (ei sunt electronii plasați în stratul exterior al unui atom) și legătura pe care o au cu celelalte elemente. Când se adaugă căldură, această legătură se rupe și energia eliberată este folosită pentru a ne hrăni societatea.
    • Metoda prin care se obține acest tip de energie nu este eficientă și, după cum știm cu toții, costă mult din punct de vedere al impactului asupra mediului.
  • 2
    Aplicem cea mai faimoasă ecuație Einstein pentru a obține energie mult mai eficient. Formula E = mc2 arată că cantitatea de energie conținută în nucleul unui atom este mult mai mare decât cea conținută în electronii de valență. Cantitatea de energie eliberată de subdiviziunea unui atom în părți mai mici este mult mai mare decât cea obținută prin ruperea legăturilor care ține înapoi electronii
  • Sistemul energetic bazat pe acest principiu este nuclear. Într-un reactor nuclear se produce fisiunea nucleului (adică fragmentarea în părți mai mici) și apoi se captează cantitatea enormă de energie eliberată.
  • 3
    Descoperim tehnologiile posibile prin formula E = mc2. Descoperirea ecuației E = mc2 a făcut posibilă crearea de noi tehnologii, dintre care multe se află astăzi la baza vieții noastre:
  • PET: tehnologie medicală care utilizează radioactivitatea pentru a efectua o scanare internă a corpului uman.
  • Formula relativității a permis dezvoltarea telecomunicațiilor prin satelit și a vehiculelor de explorare spațială.
  • Radiocarbonul datează vârsta unui obiect antic prin exploatarea decăderii radioactive pe baza ecuației lui Einstein.
  • Energia nucleară este o formă de energie eficientă folosită pentru a ne alimenta societatea.
    • Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit