Uno dei rivoluzionari articoli scientifici di Albert Einstein pubblicato nel 1905 ha introdotto la formula E=mc, dove E è l`energia, m è la massa e c è la velocità della luce nel vuoto. Da allora E=mc è diventata una delle equazioni più famose al mondo. Anche le persone senza esperienza in fisica hanno almeno sentito parlare dell`equazione e sono consapevoli della sua influenza sul mondo in cui viviamo. Tuttavia, la maggior parte delle persone non sa esattamente cosa significhi l`equazione. In parole povere, l`equazione rappresenta il rapporto tra energia e massa: essenzialmente, energia e materia sono solo due forme diverse della stessa cosa. Questa equazione relativamente semplice ha cambiato il modo in cui pensiamo all`energia e ci ha fornito numerosi progressi tecnologici.
Passi
Parte 1 di 2: Capire l`equazione
1.
Il significato delle variabili dell`equazione. Il primo passo per comprendere un`equazione è sapere cosa significa ogni variabile. In questo caso, E rappresenta l`energia di un oggetto a riposo, m rappresenta la massa dell`oggetto e c rappresenta la velocità della luce nel vuoto.
- La velocità della luce (c), è costante in tutti i quadri di riferimento e approssimativamente pari a 3,00x10 metri al secondo. Nel contesto della teoria della relatività di Einstein, la c agisce più come una conversione di unità che come una costante. In quanto tale, è al quadrato come risultato dell`analisi dimensionale: l`energia è misurata in joule, o kg m s, quindi l`aggiunta di c assicurerà che la relazione tra energia e massa sia dimensionalmente coerente.
2. Capire cosa si intende per energia. Esistono diverse forme di energia, tra cui l`energia termica, elettrica, chimica e nucleare. L`energia viene trasferita tra i sistemi, con un sistema che riceve energia che viene prelevata da altri sistemi.
L`energia non può essere creata o distrutta, può solo assumere una forma diversa. Ad esempio, il carbone ha molta energia potenziale che si trasforma in energia termica quando viene bruciata.3. Definisci cosa significa massa. La massa è generalmente definita come la quantità di materia in un oggetto.
Ci sono anche alcune altre definizioni di massa. Esistono cose come "massa invariante" e "massa relativistica". La massa invariante è la massa che rimane invariata indipendentemente dal sistema di riferimento. La massa relativistica, invece, dipende dalla velocità dell`oggetto. Nell`equazione E=mc, m si riferisce alla massa invariante. Questo è molto importante, perché significa che la tua massa non aumenta quando ti muovi più velocemente, contrariamente alla credenza popolare.È importante capire che massa e peso sono diversi. Il peso è la forza gravitazionale che un oggetto sperimenta mentre la massa è la quantità di materia in quell`oggetto. La massa può cambiare solo se l`oggetto viene modificato fisicamente mentre il peso dipende dalla gravità dell`ambiente dell`oggetto. La massa è misurata in chilogrammi (kg) mentre il peso è misurato in Newton (N).Come l`energia, la massa non può essere creata o distrutta, ma può cambiare forma. Ad esempio, un cubetto di ghiaccio può sciogliersi e diventare un liquido, ma ha la stessa massa in entrambi gli stati.4. Ti rendi conto che massa ed energia sono uguali?. L`equazione afferma che massa ed energia sono la stessa cosa e indica quanta energia è presente all`interno di una data quantità di massa. In sostanza, l`equazione indica che una piccola quantità di massa contiene una grande quantità di energia.
Parte 2 di 2: Applicare l`equazione nel mondo reale
1.
Capire da dove viene l`energia utile. La maggior parte della nostra energia di consumo proviene dalla combustione di carbone e gas naturale. La combustione di queste sostanze utilizza gli elettroni di valenza presenti (elettroni spaiati nel guscio più esterno di un atomo) e i legami che creano con altri elementi. Quando viene aggiunto calore, questi legami si rompono, rilasciando energia che viene utilizzata per alimentare la nostra società.
- Ottenere energia in questo modo non è molto efficiente e va a scapito dell`ambiente.
2. Applicare l`equazione di Einstein per rendere più efficiente la conversione dell`energia. E=mc ci dice che c`è molta più energia immagazzinata nel nucleo di un atomo che nei suoi elettroni di valenza. L`energia rilasciata dalla scissione di un atomo è molto più alta di quella dalla rottura dei legami elettronici.
L`energia nucleare si basa su questo principio. I reattori nucleari consentono la fissione nucleare (la scissione degli atomi) e immagazzinano l`enorme quantità di energia rilasciata.3. Scopri le tecnologie rese possibili da E=mc. E=mc ha consentito lo sviluppo di molte nuove ed entusiasmanti tecnologie, alcune delle quali sono diventate parte integrante della nostra vita:
Le scansioni PET utilizzano la radioattività per guardare all`interno del corpo.L`equazione ha consentito lo sviluppo delle telecomunicazioni con satelliti e rover.La datazione C14 utilizza il decadimento radioattivo basato su questa equazione per determinare l`età di oggetti molto vecchi.L`energia nucleare offre alla nostra società fonti di energia più pulite ed efficienti. Articoli sull'argomento "E=mc2 capisci"