Hur man förstår E = mc2

I en av de revolutionära vetenskapliga artiklarna som publicerades av Albert Einstein 1905 presenterades formeln E = mc², var "och" indikerar energi, "m" massan e "c" ljusets hastighet i vakuum. Sedan dess har E = mc² har blivit en av de mest kända ekvationerna i världen. Även de som inte känner till fysik känner till denna ekvation och är medvetna om dess förödande inflytande på den värld vi lever i. Men de flesta fattar inte sin mening. I enkla termer beskriver denna ekvation förhållandet mellan energi och materia, vilket gör att vi i huvudsak slår fast att energi och materia är utbytbara. Denna till synes enkla ekvation har för evigt ändrat hur vi ser på energi, som ligger till grund för många av de avancerade teknologier som vi för närvarande har.

Del 1

Förstå ekvationen

Vi definierar de variabler som finns i ekvationen. Det första steget i att förstå betydelsen av någon ekvation är att förstå vad som representeras av varje variabel som är inblandad. I vårt fall representerar E energi, m massan och c ljusets hastighet.

Ljusets hastighet, c, normalt uppfattas som en konstant som antar ett värde som är lika med 3,00x10⁸ meter per sekund. Ekvationen är kvadrerad, baserad på följande huvudenergiegenskaper: att flytta vid två gånger en annan hastighet, ett objekt måste använda fyrdubblet av energin. Ljusets hastighet används som en konstant för att omvandla ett objekts massa till ren energi, den skulle röra sig vid ljusets hastighet.

Förstå vad som menas med energi. I naturen finns det många former av energi: termisk, elektrisk, kemisk, kärnvapen och många andra. Energi överförs mellan system, det vill säga det levereras av ett system som i sin tur tar det från en annan. Enheten för energi är Joule (J).

Energi kan inte skapas eller förstöras, det kan bara omvandlas. Kol har till exempel en betydande mängd energi som släpper ut som värme när den brinner.

Vi definierar massans mening. Massan definieras i allmänhet som mängden materia som ingår i ett objekt.

Det finns också andra massdefinitioner, som "invariant massa" och "relativistisk massa". Den första är den massa som förblir oförändrad, oavsett vilken referensram vi använder - den relativistiska massan å andra sidan beror på objektets hastighet. I ekvationen E = mc², m avser den invarianta massan. Detta är väldigt viktigt, eftersom det betyder att massa inte det växer med fart, i motsats till populär tro.

Det är viktigt att förstå att massan och vikten av ett föremål är två olika fysiska kvantiteter. Vikten ges av tyngdkraften som utövas på objektet, medan massan är mängden materia som är närvarande i objektet. Massan kan modifieras endast genom att fysiskt ändra objektet, medan vikten varierar med variationen av tyngdkraften som utövas på objektet. Massan mäts i kilogram (kg) medan vikten mäts i newtons (N).

Som i fallet med energi kan massan inte skapas eller förstöras, utan bara transformeras. En iskub kan till exempel smälta och bli flytande, men massan kommer alltid att förbli densamma.

Fullt förstå att energi och massa är likvärdiga. I ekvationen i fråga anges tydligt att massa och energi representerar samma sak och kan också ge oss den exakta mängden energi som finns inom en given massa. I grund och botten visar Einsteins formel att en liten mängd massa innehåller mycket energi i sig.

Del 2

Tillämpningar av ekvation i den verkliga världen

Förstå var den energi vi använder varje dag kommer ifrån. De flesta former av energi som förbrukas i den verkliga världen härrör från förbränning av kol och naturgas. Dessa ämnen, genom att bränna, utnyttja sina valenselektroner (de är elektronerna placerade i det yttersta lagret av en atom) och bindningen de har med de andra elementen. När värme läggs, bryter det här bindet och den frigjorda energin används för att mata vårt samhälle.

Metoden genom vilken denna typ av energi erhålls är inte effektiv och, som vi alla vet, kostar det mycket när det gäller miljöpåverkan.

Vi tillämpar den mest kända Einstein ekvationen för att få energi mycket mer effektivt. Formeln E = mc² visar att mängden energi som finns i en atoms kärna är mycket högre än den som finns i dess valenselektroner. Mängden energi som frigörs av indelningen av en atom i mindre delar är mycket större än den som erhålls genom att bryta de bindningar som håller tillbaka sina elektroner

Energisystemet baserat på denna princip är kärnkraft. I en kärnreaktor orsakas klyvning av kärnan (det vill säga fragmenteringen i mindre delar) och sedan fångas den enorma mängden energi som frigörs.

Vi upptäcker tekniken möjlig med formeln E = mc². Upptäckten av ekvationen E = mc² har gjort det möjligt att skapa ny teknik, varav många ligger i livets grund idag:

ÄLSKLINGS-: medicinsk teknik som använder radioaktivitet för att utföra en intern avsökning av människokroppen.

Relativitetens formel har gjort det möjligt att utveckla satellittelekommunikation och rymdutforskningsfordon.

Radiocarbon dating bestämmer åldern för ett gammalt objekt genom att utnyttja radioaktivt förfall baserat på Einsteins ekvation.

Kärnkraft är en form av effektiv energi som används för att bränna vårt samhälle.

Dela på sociala nätverk:

Relaterade